電(dian)弧熔(rong)(rong)爐生產電(dian)熔(rong)(rong)氧化鎂的工藝(yi)流程主要包(bao)括(kuo)：原料配料、電(dian)弧熔(rong)(rong)融、破(po)碎(sui)、選別、粉碎(sui)、篩別、磁選、分類包(bao)裝等。

(1)原料

我國有(you)豐富(fu)的(de)(de)優質菱鎂(mei)礦(kuang)石(shi)(shi)，氧化鎂(mei)含量高，又易于開采，因此，被廣泛用(yong)作電熔(rong)氧化鎂(mei)的(de)(de)原料(liao)。采用(yong)菱鎂(mei)石(shi)(shi)作原料(liao)，碳酸鎂(mei)分解產生CO2氣體，由于有(you)大量氣體從爐(lu)內排(pai)出影響著(zhu)電熔(rong)過程的(de)(de)進行：

MgCO3→MgO+CO2↑

對電熔(rong)氧化鎂的結晶帶的形成均(jun)有不利影響，由(you)于(yu)大量塵料(liao)飛損，使物料(liao)損耗和能量消耗增(zeng)高，也惡化了車間(jian)生產環(huan)境(jing)。但(dan)由(you)于(yu)優質菱鎂礦石(shi)容(rong)易獲(huo)得，價格(ge)很低廉(lian)，所以，仍是我國電熔(rong)氧化鎂用得最多最廣泛(fan)的原料(liao)。

(2)配料

①菱鎂(mei)(mei)礦。菱鎂(mei)(mei)礦石中氧(yang)化(hua)鎂(mei)(mei)的(de)含量高低和化(hua)學成分直(zhi)接影(ying)響到電(dian)熔(rong)(rong)(rong)凝氧(yang)化(hua)鎂(mei)(mei)的(de)質量，同時在電(dian)熔(rong)(rong)(rong)過程(cheng)中也直(zhi)接影(ying)響到電(dian)熔(rong)(rong)(rong)凝氧(yang)化(hua)鎂(mei)(mei)得到的(de)品(pin)級比(bi)(bi)例(li)，因此，為了保證(zheng)電(dian)熔(rong)(rong)(rong)凝氧(yang)化(hua)鎂(mei)(mei)的(de)質量和品(pin)級比(bi)(bi)例(li)，必(bi)須對(dui)各種礦石進行適當的(de)配比(bi)(bi)后進行熔(rong)(rong)(rong)煉。

②水(shui)(shui)鎂(mei)石(shi)。我(wo)國的遼寧省水(shui)(shui)鎂(mei)石(shi)的礦(kuang)源(yuan)非常豐富(fu)，水(shui)(shui)鎂(mei)石(shi)中氧化(hua)(hua)鎂(mei)含(han)量高于菱鎂(mei)礦(kuang)石(shi)。它(ta)也是一種制(zhi)造電熔凝氧化(hua)(hua)鎂(mei)的原料，部(bu)分地區水(shui)(shui)鎂(mei)石(shi)的化(hua)(hua)學成(cheng)分見表2。

表(biao)2水鎂石的化學(xue)成分/%

③輕燒氧化鎂(mei)(mei)。以(yi)輕燒氧化鎂(mei)(mei)作為電熔(rong)氧化鎂(mei)(mei)原料，可以(yi)使生產環境得到(dao)改善(shan)，可以(yi)降低運輸(shu)費用。由于電熔(rong)時排出氣體少，成分也較均勻(yun)，對提高電熔(rong)氧化鎂(mei)(mei)質量有(you)利。

我國有(you)一些電熔(rong)凝氧(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)鎂以輕燒氧(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)鎂制成球料入爐電熔(rong)。輕燒氧(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)鎂的(de)(de)氧(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)鎂含量達到98%，以此料能生(sheng)產出(chu)白(bai)色大(da)結(jie)晶電熔(rong)氧(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)鎂。但由(you)于(yu)成球費用高，影響生(sheng)產成本。目前，有(you)的(de)(de)廠家(jia)采(cai)用反(fan)射爐輕燒氧(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)鎂，以一定的(de)(de)粒度加入熔(rong)爐電熔(rong)，電熔(rong)氧(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)鎂的(de)(de)質量比用菱鎂礦(kuang)石好(hao)，成本又比用球料作原(yuan)料時(shi)便宜(yi)，因而得到了一定的(de)(de)推廣。

④燒結(jie)鎂(mei)(mei)(mei)砂。為(wei)(wei)了(le)某些電(dian)(dian)(dian)熔凝氧(yang)化鎂(mei)(mei)(mei)的(de)特(te)殊要求，有(you)時必須(xu)在電(dian)(dian)(dian)熔過程中(zhong)采(cai)(cai)用(yong)(yong)燒結(jie)鎂(mei)(mei)(mei)砂作(zuo)(zuo)為(wei)(wei)電(dian)(dian)(dian)熔原(yuan)料，如采(cai)(cai)用(yong)(yong)海水鎂(mei)(mei)(mei)砂作(zuo)(zuo)為(wei)(wei)電(dian)(dian)(dian)熔原(yuan)料，一般首先(xian)利用(yong)(yong)處(chu)理海水和(he)石灰乳作(zuo)(zuo)用(yong)(yong)生產氫氧(yang)化鎂(mei)(mei)(mei)，將氫氧(yang)化鎂(mei)(mei)(mei)煅燒成(cheng)輕(qing)燒氧(yang)化鎂(mei)(mei)(mei)。用(yong)(yong)其他(ta)方(fang)法也可以制得輕(qing)燒氧(yang)化鎂(mei)(mei)(mei)(詳見工業(ye)氧(yang)化鎂(mei)(mei)(mei)的(de)制取方(fang)法)，采(cai)(cai)用(yong)(yong)輕(qing)燒氧(yang)化鎂(mei)(mei)(mei)作(zuo)(zuo)為(wei)(wei)原(yuan)料生產電(dian)(dian)(dian)熔凝氧(yang)化鎂(mei)(mei)(mei)。奧絲脫(AusT)和(he)拉特(te)爾(Ruttere)等(deng)研究認為(wei)(wei)，極(ji)少(shao)量的(de)雜質氣體(ti)(相(xiang))也屬于晶(jing)體(ti)的(de)雜質，可明顯(xian)影(ying)響晶(jing)粒的(de)長大(da)。因為(wei)(wei)雜質相(xiang)的(de)作(zuo)(zuo)用(yong)(yong)在于增加晶(jing)界(jie)(jie)運(yun)動所需的(de)能量。當晶(jing)界(jie)(jie)與第(di)(di)(di)(di)二(er)相(xiang)相(xiang)遇時，晶(jing)體(ti)能量降低，其降低量與第(di)(di)(di)(di)二(er)相(xiang)橫(heng)截面積成(cheng)正比，所以必須(xu)提(ti)高晶(jing)界(jie)(jie)能，晶(jing)界(jie)(jie)才能離(li)開第(di)(di)(di)(di)二(er)相(xiang)繼續運(yun)動。并且(qie)當晶(jing)界(jie)(jie)與第(di)(di)(di)(di)二(er)相(xiang)相(xiang)遇時，與第(di)(di)(di)(di)二(er)相(xiang)橫(heng)截面積相(xiang)等(deng)的(de)晶(jing)界(jie)(jie)必須(xu)變形，第(di)(di)(di)(di)二(er)相(xiang)數量愈多，晶(jing)粒長大(da)的(de)極(ji)限(xian)尺(chi)寸愈小。

另一方(fang)面為了降(jiang)低電熔(rong)(rong)凝氧化(hua)鎂(mei)的顯(xian)氣孔率，也(ye)應盡量減(jian)少原料氧化(hua)鎂(mei)的氣體排出，因此，采用燒(shao)結鎂(mei)砂電熔(rong)(rong)有(you)其顯(xian)著優點。

⑤電熔氧(yang)化鎂單晶(jing)的化學原料質量要求：

(3)電弧熔融

這些特性是同(tong)原子(zi)和(he)分子(zi)的(de)(de)量子(zi)力學本性如(ru)離子(zi)半徑的(de)(de)尺寸，離子(zi)的(de)(de)電位數值，離子(zi)的(de)(de)電子(zi)外層結(jie)構等相(xiang)關聯(lian)。而氧化鎂的(de)(de)離子(zi)尺寸、質(zhi)量和(he)電荷、陽離子(zi)和(he)陰(yin)離子(zi)之間的(de)(de)結(jie)合(he)(he)特性和(he)強(qiang)度、離子(zi)的(de)(de)極化作(zuo)用、結(jie)晶構造(zao)等決定它是一高熔(rong)點(dian)化合(he)(he)物。

氧化鎂(mei)的熔點和結(jie)構(gou)參數：陽離(li)子半徑0.074mm;陰離(li)子半徑0.53mm;結(jie)構(gou)類(lei)型NaCl;配位數6;有(you)效配位數8.5;密度3.65g/cm3;熔點2800℃。

電熔(rong)凝(ning)氧(yang)化(hua)(hua)鎂制造的最重要(yao)過(guo)程(cheng)(cheng)是由(you)各種鎂質原(yuan)料(liao)，通(tong)過(guo)各種形(xing)式的加熱(re)方法(fa)產(chan)生高(gao)溫使(shi)鎂質材料(liao)(MgO)熔(rong)化(hua)(hua)，變(bian)成氧(yang)化(hua)(hua)鎂熔(rong)體。要(yao)使(shi)氧(yang)化(hua)(hua)鎂熔(rong)融，必須(xu)消(xiao)耗(hao)大(da)量的熱(re)能，以克服離子間(jian)的引力。通(tong)過(guo)強大(da)電弧產(chan)生高(gao)溫而(er)熔(rong)化(hua)(hua)氧(yang)化(hua)(hua)鎂的方法(fa)叫做電弧熔(rong)融法(fa)。這個融化(hua)(hua)過(guo)程(cheng)(cheng)一(yi)般(ban)包括熱(re)的傳導、脫(tuo)水、脫(tuo)碳(tan)、熔(rong)化(hua)(hua)、析晶(jing)、晶(jing)體長(chang)大(da)等一(yi)系列物(wu)理(li)化(hua)(hua)學變(bian)化(hua)(hua)的過(guo)程(cheng)(cheng)。

①脫(tuo)水(shui)過程(cheng)(cheng)(cheng)。用水(shui)鎂(mei)石(shi)作原料有一脫(tuo)水(shui)過程(cheng)(cheng)(cheng)。水(shui)鎂(mei)石(shi)的主要成分是(shi)氫(qing)氧化鎂(mei)Mg(OH)2。其脫(tuo)水(shui)過程(cheng)(cheng)(cheng)是(shi)：

Mg(OH)2→MgO+H2O

②脫碳過程(cheng)。用菱(ling)鎂(mei)礦作為(wei)原料時有一(yi)個脫碳過程(cheng)，脫碳過程(cheng)包括兩個方面(mian)(mian)。一(yi)方面(mian)(mian)是菱(ling)鎂(mei)礦石(shi)的熱分(fen)解，菱(ling)鎂(mei)礦石(shi)的主要(yao)成分(fen)是碳酸鎂(mei)(MgCO3):

MgCO3→MgO+CO2

另一(yi)方面，由(you)于在(zai)(zai)電熔過程中(zhong)往(wang)往(wang)在(zai)(zai)原(yuan)料氧化(hua)鎂(mei)中(zhong)加入石(shi)墨(mo)粉末添(tian)加物(wu)(助(zhu)劑)，在(zai)(zai)電熔爐起動過程中(zhong)需(xu)在(zai)(zai)三(san)電極(石(shi)墨(mo)電極)的下端用石(shi)墨(mo)粉末鋪成三(san)角(jiao)形(xing)或(huo)(huo)星(xing)形(xing)導線路，在(zai)(zai)通電過程中(zhong)受熱燒(shao)損或(huo)(huo)完全燃燒(shao)除去石(shi)墨(mo)。

C+O2→CO2↑

③熔(rong)化(hua)(hua)(hua)過(guo)程(cheng)。熔(rong)化(hua)(hua)(hua)過(guo)程(cheng)即(ji)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)鎂(mei)(mei)(mei)中(zhong)(zhong)鎂(mei)(mei)(mei)離子(zi)和氧(yang)(yang)離子(zi)在強(qiang)電弧產(chan)生的(de)熱(re)能(neng)作(zuo)用下(xia)，克服單晶(jing)(jing)體(ti)中(zhong)(zhong)的(de)晶(jing)(jing)格能(neng)的(de)束縛，變(bian)成(cheng)(cheng)能(neng)自由(you)運動的(de)過(guo)程(cheng)。也就是說(shuo)，氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)鎂(mei)(mei)(mei)加熱(re)到一定溫(wen)度(熔(rong)點)就會由(you)固體(ti)變(bian)成(cheng)(cheng)液體(ti)，叫熔(rong)化(hua)(hua)(hua)。在這一過(guo)程(cheng)中(zhong)(zhong)需(xu)消(xiao)耗(hao)大量(liang)的(de)電能(neng)。據電熔(rong)凝氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)鎂(mei)(mei)(mei)生產(chan)者對用水鎂(mei)(mei)(mei)石作(zuo)原料生產(chan)電熔(rong)凝氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)鎂(mei)(mei)(mei)的(de)熱(re)平衡(heng)的(de)衡(heng)算，熱(re)消(xiao)耗(hao)的(de)比例如下(xia)：氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)鎂(mei)(mei)(mei)晶(jing)(jing)體(ti)生成(cheng)(cheng)熱(re)消(xiao)耗(hao)值34.9%，渣皮消(xiao)耗(hao)熱(re)值15.3%，散(san)砂生成(cheng)(cheng)熱(re)耗(hao)值3.0%，冷卻水耗(hao)熱(re)值8.4%，冷卻爐殼的(de)水耗(hao)熱(re)值7.9%，爐子(zi)表(biao)面散(san)熱(re)值6.4%，煙氣帶走熱(re)值28.8%。電能(neng)損失值3.2%，從這些(xie)統計數據可(ke)以看出，在電熔(rong)