電弧熔爐生產電熔氧化鎂的工藝流(liu)程主要包括：原料配(pei)料、電弧熔融(rong)、破碎、選(xuan)別(bie)(bie)、粉碎、篩別(bie)(bie)、磁(ci)選(xuan)、分類(lei)包裝等(deng)。

(1)原料

我國有豐富的(de)優質菱(ling)鎂礦石(shi)(shi)，氧(yang)化鎂含(han)量(liang)高，又(you)易于開采，因(yin)此，被(bei)廣(guang)泛用(yong)作電熔氧(yang)化鎂的(de)原(yuan)料。采用(yong)菱(ling)鎂石(shi)(shi)作原(yuan)料，碳酸鎂分解產生CO2氣體，由于有大量(liang)氣體從爐內排(pai)出影響著(zhu)電熔過程(cheng)的(de)進(jin)行：

MgCO3→MgO+CO2↑

對電熔氧(yang)化鎂的結晶帶的形成(cheng)均(jun)有(you)不(bu)利影(ying)響，由于大量(liang)塵料(liao)飛(fei)損，使物料(liao)損耗和(he)能量(liang)消耗增高，也惡化了(le)車間(jian)生產環(huan)境。但由于優(you)質(zhi)菱鎂礦石(shi)容易獲(huo)得(de)，價(jia)格很低(di)廉(lian)，所(suo)以，仍是我國電熔氧(yang)化鎂用得(de)最(zui)多最(zui)廣泛(fan)的原料(liao)。

(2)配料

①菱鎂(mei)礦。菱鎂(mei)礦石中(zhong)氧(yang)化(hua)鎂(mei)的含量高低和(he)化(hua)學成分直接影響(xiang)到(dao)電熔凝氧(yang)化(hua)鎂(mei)的質(zhi)(zhi)量，同(tong)時在電熔過程中(zhong)也直接影響(xiang)到(dao)電熔凝氧(yang)化(hua)鎂(mei)得(de)到(dao)的品(pin)級比例，因此，為了保證(zheng)電熔凝氧(yang)化(hua)鎂(mei)的質(zhi)(zhi)量和(he)品(pin)級比例，必須對各(ge)種礦石進行(xing)適當(dang)的配比后(hou)進行(xing)熔煉。

②水鎂(mei)(mei)(mei)石。我國的(de)遼寧(ning)省水鎂(mei)(mei)(mei)石的(de)礦(kuang)源非常豐(feng)富，水鎂(mei)(mei)(mei)石中氧化(hua)鎂(mei)(mei)(mei)含(han)量高于(yu)菱鎂(mei)(mei)(mei)礦(kuang)石。它也是(shi)一種制造電熔凝氧化(hua)鎂(mei)(mei)(mei)的(de)原料，部分地區水鎂(mei)(mei)(mei)石的(de)化(hua)學成分見表2。

表2水(shui)鎂石的(de)化學成分/%

③輕(qing)燒(shao)氧(yang)(yang)化(hua)鎂。以(yi)輕(qing)燒(shao)氧(yang)(yang)化(hua)鎂作為電(dian)(dian)熔(rong)氧(yang)(yang)化(hua)鎂原料，可以(yi)使生產環(huan)境(jing)得到改善，可以(yi)降低(di)運輸費用。由于電(dian)(dian)熔(rong)時排出氣體少(shao)，成(cheng)分(fen)也較(jiao)均(jun)勻，對提高電(dian)(dian)熔(rong)氧(yang)(yang)化(hua)鎂質量有(you)利。

我國有(you)一些(xie)電(dian)(dian)熔(rong)凝氧(yang)化鎂以(yi)(yi)(yi)輕(qing)燒(shao)氧(yang)化鎂制成(cheng)球料(liao)(liao)入爐電(dian)(dian)熔(rong)。輕(qing)燒(shao)氧(yang)化鎂的氧(yang)化鎂含量達到98%，以(yi)(yi)(yi)此料(liao)(liao)能(neng)生產出白(bai)色(se)大結晶電(dian)(dian)熔(rong)氧(yang)化鎂。但由于成(cheng)球費用(yong)(yong)高，影響生產成(cheng)本。目前，有(you)的廠(chang)家(jia)采用(yong)(yong)反射爐輕(qing)燒(shao)氧(yang)化鎂，以(yi)(yi)(yi)一定(ding)的粒度加(jia)入熔(rong)爐電(dian)(dian)熔(rong)，電(dian)(dian)熔(rong)氧(yang)化鎂的質(zhi)量比用(yong)(yong)菱鎂礦(kuang)石好(hao)，成(cheng)本又比用(yong)(yong)球料(liao)(liao)作原(yuan)料(liao)(liao)時便(bian)宜，因而得到了一定(ding)的推廣。

④燒結鎂(mei)(mei)(mei)砂(sha)。為(wei)了(le)某些電(dian)熔(rong)凝氧(yang)(yang)(yang)化(hua)鎂(mei)(mei)(mei)的(de)(de)特殊要求，有時必須(xu)在(zai)電(dian)熔(rong)過程中采用(yong)(yong)燒結鎂(mei)(mei)(mei)砂(sha)作(zuo)(zuo)為(wei)電(dian)熔(rong)原料，如采用(yong)(yong)海(hai)水鎂(mei)(mei)(mei)砂(sha)作(zuo)(zuo)為(wei)電(dian)熔(rong)原料，一般首先利用(yong)(yong)處理海(hai)水和(he)石(shi)灰乳作(zuo)(zuo)用(yong)(yong)生(sheng)產氫氧(yang)(yang)(yang)化(hua)鎂(mei)(mei)(mei)，將氫氧(yang)(yang)(yang)化(hua)鎂(mei)(mei)(mei)煅(duan)燒成(cheng)輕(qing)燒氧(yang)(yang)(yang)化(hua)鎂(mei)(mei)(mei)。用(yong)(yong)其他方(fang)法也可以(yi)制得(de)輕(qing)燒氧(yang)(yang)(yang)化(hua)鎂(mei)(mei)(mei)(詳見工業(ye)氧(yang)(yang)(yang)化(hua)鎂(mei)(mei)(mei)的(de)(de)制取方(fang)法)，采用(yong)(yong)輕(qing)燒氧(yang)(yang)(yang)化(hua)鎂(mei)(mei)(mei)作(zuo)(zuo)為(wei)原料生(sheng)產電(dian)熔(rong)凝氧(yang)(yang)(yang)化(hua)鎂(mei)(mei)(mei)。奧絲脫(AusT)和(he)拉(la)特爾(Ruttere)等研究認為(wei)，極少量的(de)(de)雜質氣體(相(xiang)(xiang))也屬(shu)于(yu)晶體的(de)(de)雜質，可明顯(xian)影響晶粒的(de)(de)長(chang)大(da)。因為(wei)雜質相(xiang)(xiang)的(de)(de)作(zuo)(zuo)用(yong)(yong)在(zai)于(yu)增加晶界(jie)運動(dong)所(suo)需的(de)(de)能(neng)(neng)量。當(dang)晶界(jie)與(yu)第二相(xiang)(xiang)相(xiang)(xiang)遇時，晶體能(neng)(neng)量降(jiang)低，其降(jiang)低量與(yu)第二相(xiang)(xiang)橫截(jie)面積成(cheng)正比，所(suo)以(yi)必須(xu)提高晶界(jie)能(neng)(neng)，晶界(jie)才能(neng)(neng)離開第二相(xiang)(xiang)繼續運動(dong)。并且當(dang)晶界(jie)與(yu)第二相(xiang)(xiang)相(xiang)(xiang)遇時，與(yu)第二相(xiang)(xiang)橫截(jie)面積相(xiang)(xiang)等的(de)(de)晶界(jie)必須(xu)變形，第二相(xiang)(xiang)數量愈多，晶粒長(chang)大(da)的(de)(de)極限(xian)尺寸愈小。

另一方(fang)面(mian)為了降(jiang)低電熔(rong)凝氧(yang)化鎂的(de)顯(xian)氣(qi)孔率，也(ye)應盡量(liang)減少原料氧(yang)化鎂的(de)氣(qi)體排出(chu)，因(yin)此，采(cai)用燒結鎂砂電熔(rong)有其顯(xian)著優點。

⑤電熔氧化(hua)鎂單晶的化(hua)學原(yuan)料質(zhi)量要求：

(3)電弧熔融

這些(xie)特性是(shi)同原子(zi)(zi)和(he)分(fen)子(zi)(zi)的(de)量子(zi)(zi)力學本性如離(li)(li)(li)子(zi)(zi)半徑的(de)尺寸，離(li)(li)(li)子(zi)(zi)的(de)電(dian)(dian)位數(shu)值，離(li)(li)(li)子(zi)(zi)的(de)電(dian)(dian)子(zi)(zi)外層(ceng)結構等相關(guan)聯。而氧化(hua)鎂的(de)離(li)(li)(li)子(zi)(zi)尺寸、質量和(he)電(dian)(dian)荷、陽離(li)(li)(li)子(zi)(zi)和(he)陰離(li)(li)(li)子(zi)(zi)之間的(de)結合特性和(he)強度、離(li)(li)(li)子(zi)(zi)的(de)極化(hua)作用(yong)、結晶(jing)構造等決(jue)定它是(shi)一高熔點化(hua)合物(wu)。

氧化鎂(mei)的熔點和結構(gou)參數：陽(yang)離(li)子半徑0.074mm;陰離(li)子半徑0.53mm;結構(gou)類(lei)型NaCl;配位數6;有效(xiao)配位數8.5;密度3.65g/cm3;熔點2800℃。

電熔(rong)凝(ning)氧(yang)化鎂(mei)制造的(de)最重要過(guo)(guo)程(cheng)是由各種鎂(mei)質原料，通(tong)過(guo)(guo)各種形(xing)式的(de)加(jia)熱方(fang)法(fa)產生(sheng)高溫(wen)使鎂(mei)質材料(MgO)熔(rong)化，變(bian)成氧(yang)化鎂(mei)熔(rong)體。要使氧(yang)化鎂(mei)熔(rong)融，必須消耗大(da)量(liang)的(de)熱能，以克(ke)服離子(zi)間的(de)引力。通(tong)過(guo)(guo)強大(da)電弧產生(sheng)高溫(wen)而熔(rong)化氧(yang)化鎂(mei)的(de)方(fang)法(fa)叫(jiao)做電弧熔(rong)融法(fa)。這個融化過(guo)(guo)程(cheng)一般包(bao)括熱的(de)傳導(dao)、脫水、脫碳(tan)、熔(rong)化、析晶、晶體長大(da)等一系(xi)列物理化學變(bian)化的(de)過(guo)(guo)程(cheng)。

①脫(tuo)水(shui)過程(cheng)。用(yong)水(shui)鎂石(shi)作原料有一(yi)脫(tuo)水(shui)過程(cheng)。水(shui)鎂石(shi)的主要(yao)成分是氫氧化(hua)鎂Mg(OH)2。其脫(tuo)水(shui)過程(cheng)是：

Mg(OH)2→MgO+H2O

②脫碳過(guo)程。用菱鎂(mei)礦作為原料(liao)時有一個脫碳過(guo)程，脫碳過(guo)程包括兩個方面。一方面是(shi)菱鎂(mei)礦石的熱分解，菱鎂(mei)礦石的主要成分是(shi)碳酸(suan)鎂(mei)(MgCO3):

MgCO3→MgO+CO2

另一方面(mian)，由于在電(dian)(dian)熔(rong)過程(cheng)(cheng)中(zhong)(zhong)往往在原料氧化(hua)鎂中(zhong)(zhong)加入石(shi)墨(mo)(mo)粉末(mo)添(tian)加物(助(zhu)劑)，在電(dian)(dian)熔(rong)爐起動過程(cheng)(cheng)中(zhong)(zhong)需在三電(dian)(dian)極(ji)(石(shi)墨(mo)(mo)電(dian)(dian)極(ji))的(de)下端用石(shi)墨(mo)(mo)粉末(mo)鋪成三角形(xing)或星形(xing)導線路，在通電(dian)(dian)過程(cheng)(cheng)中(zhong)(zhong)受熱燒損或完全燃燒除去石(shi)墨(mo)(mo)。

C+O2→CO2↑

③熔(rong)化(hua)(hua)過(guo)程。熔(rong)化(hua)(hua)過(guo)程即氧化(hua)(hua)鎂(mei)(mei)(mei)中鎂(mei)(mei)(mei)離子和氧離子在(zai)強電(dian)(dian)(dian)弧(hu)產(chan)生的(de)(de)熱(re)(re)(re)(re)能作用(yong)下，克服單晶(jing)體(ti)中的(de)(de)晶(jing)格能的(de)(de)束縛(fu)，變成能自由(you)運動的(de)(de)過(guo)程。也就是說，氧化(hua)(hua)鎂(mei)(mei)(mei)加(jia)熱(re)(re)(re)(re)到一定溫(wen)度(du)(熔(rong)點(dian))就會由(you)固體(ti)變成液(ye)體(ti)，叫熔(rong)化(hua)(hua)。在(zai)這(zhe)一過(guo)程中需消耗(hao)(hao)大量的(de)(de)電(dian)(dian)(dian)能。據(ju)電(dian)(dian)(dian)熔(rong)凝氧化(hua)(hua)鎂(mei)(mei)(mei)生產(chan)者(zhe)對用(yong)水(shui)鎂(mei)(mei)(mei)石作原料生產(chan)電(dian)(dian)(dian)熔(rong)凝氧化(hua)(hua)鎂(mei)(mei)(mei)的(de)(de)熱(re)(re)(re)(re)平衡的(de)(de)衡算，熱(re)(re)(re)(re)消耗(hao)(hao)的(de)(de)比例(li)如(ru)下：氧化(hua)(hua)鎂(mei)(mei)(mei)晶(jing)體(ti)生成熱(re)(re)(re)(re)消耗(hao)(hao)值34.9%，渣皮消耗(hao)(hao)熱(re)(re)(re)(re)值15.3%，散(san)砂生成熱(re)(re)(re)(re)耗(hao)(hao)值3.0%，冷卻水(shui)耗(hao)(hao)熱(re)(re)(re)(re)值8.4%，冷卻爐(lu)殼的(de)(de)水(shui)耗(hao)(hao)熱(re)(re)(re)(re)值7.9%，爐(lu)子表面散(san)熱(re)(re)(re)(re)值6.4%，煙氣(qi)帶走熱(re)(re)(re)(re)值28.8%。電(dian)(dian)(dian)能損失(shi)值3.2%，從這(zhe)些(xie)統(tong)計數據(ju)可以(yi)看(kan)出，在(zai)電(dian)(dian)(dian)熔(rong)