電(dian)(dian)弧(hu)(hu)熔(rong)爐生產電(dian)(dian)熔(rong)氧(yang)化鎂的工藝流程主要包(bao)括(kuo)：原料(liao)配料(liao)、電(dian)(dian)弧(hu)(hu)熔(rong)融(rong)、破碎、選(xuan)(xuan)別、粉碎、篩別、磁選(xuan)(xuan)、分類包(bao)裝等(deng)。

(1)原料

我(wo)國有豐富的優質(zhi)菱鎂(mei)礦石，氧化鎂(mei)含量高(gao)，又易于開(kai)采，因此，被廣泛用作(zuo)(zuo)電(dian)熔(rong)(rong)氧化鎂(mei)的原(yuan)料。采用菱鎂(mei)石作(zuo)(zuo)原(yuan)料，碳酸(suan)鎂(mei)分解(jie)產生CO2氣體，由(you)于有大(da)量氣體從爐內排出影響著電(dian)熔(rong)(rong)過程的進(jin)行：

MgCO3→MgO+CO2↑

對電熔(rong)氧化鎂(mei)的(de)結晶帶的(de)形成均有不(bu)利影響，由(you)于(yu)大量(liang)塵料(liao)飛損(sun)，使物料(liao)損(sun)耗(hao)(hao)和能量(liang)消(xiao)耗(hao)(hao)增高，也惡化了車間生產環境。但(dan)由(you)于(yu)優質菱鎂(mei)礦(kuang)石容(rong)易(yi)獲得，價格很低(di)廉，所以，仍(reng)是(shi)我國電熔(rong)氧化鎂(mei)用得最多最廣泛(fan)的(de)原料(liao)。

(2)配料

①菱鎂礦。菱鎂礦石(shi)中氧(yang)化(hua)鎂的含量(liang)高低和(he)化(hua)學成分直(zhi)接(jie)影(ying)響到(dao)(dao)電(dian)(dian)熔凝氧(yang)化(hua)鎂的質量(liang)，同(tong)時在電(dian)(dian)熔過程中也直(zhi)接(jie)影(ying)響到(dao)(dao)電(dian)(dian)熔凝氧(yang)化(hua)鎂得到(dao)(dao)的品(pin)級比例，因此，為了保證電(dian)(dian)熔凝氧(yang)化(hua)鎂的質量(liang)和(he)品(pin)級比例，必(bi)須(xu)對(dui)各種礦石(shi)進(jin)行(xing)適當的配(pei)比后進(jin)行(xing)熔煉。

②水(shui)鎂(mei)石。我國(guo)的(de)遼寧省水(shui)鎂(mei)石的(de)礦源非(fei)常豐富，水(shui)鎂(mei)石中(zhong)氧化(hua)鎂(mei)含量高于菱鎂(mei)礦石。它也是一種制造電熔凝氧化(hua)鎂(mei)的(de)原料，部(bu)分(fen)地區水(shui)鎂(mei)石的(de)化(hua)學成分(fen)見表2。

表2水鎂石(shi)的化學成分/%

③輕燒氧化(hua)鎂(mei)。以(yi)輕燒氧化(hua)鎂(mei)作為電熔(rong)氧化(hua)鎂(mei)原料，可(ke)以(yi)使生產環境得到改善，可(ke)以(yi)降(jiang)低(di)運輸費用。由于(yu)電熔(rong)時排出氣體(ti)少，成分也較(jiao)均勻，對提高(gao)電熔(rong)氧化(hua)鎂(mei)質(zhi)量有(you)利。

我國有一些電(dian)熔(rong)凝氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)鎂(mei)以輕燒氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)鎂(mei)制成球(qiu)(qiu)料(liao)入爐電(dian)熔(rong)。輕燒氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)鎂(mei)的(de)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)鎂(mei)含(han)量(liang)達(da)到98%，以此料(liao)能(neng)生產(chan)出(chu)白(bai)色(se)大結晶電(dian)熔(rong)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)鎂(mei)。但由于(yu)成球(qiu)(qiu)費用(yong)高，影響(xiang)生產(chan)成本(ben)。目前，有的(de)廠(chang)家采(cai)用(yong)反射爐輕燒氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)鎂(mei)，以一定(ding)的(de)粒度加入熔(rong)爐電(dian)熔(rong)，電(dian)熔(rong)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)鎂(mei)的(de)質量(liang)比用(yong)菱(ling)鎂(mei)礦石好，成本(ben)又比用(yong)球(qiu)(qiu)料(liao)作原料(liao)時便宜，因而得到了一定(ding)的(de)推廣。

④燒(shao)(shao)(shao)結(jie)鎂(mei)砂。為(wei)(wei)了某些電(dian)(dian)熔凝氧(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)鎂(mei)的特(te)殊要求，有時(shi)必(bi)(bi)須(xu)在(zai)(zai)電(dian)(dian)熔過(guo)程中采用燒(shao)(shao)(shao)結(jie)鎂(mei)砂作(zuo)(zuo)為(wei)(wei)電(dian)(dian)熔原料(liao)，如采用海水鎂(mei)砂作(zuo)(zuo)為(wei)(wei)電(dian)(dian)熔原料(liao)，一般(ban)首先利用處理海水和(he)石灰(hui)乳作(zuo)(zuo)用生產氫氧(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)鎂(mei)，將氫氧(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)鎂(mei)煅燒(shao)(shao)(shao)成輕燒(shao)(shao)(shao)氧(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)鎂(mei)。用其他方(fang)法也(ye)可以制得輕燒(shao)(shao)(shao)氧(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)鎂(mei)(詳見工業氧(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)鎂(mei)的制取方(fang)法)，采用輕燒(shao)(shao)(shao)氧(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)鎂(mei)作(zuo)(zuo)為(wei)(wei)原料(liao)生產電(dian)(dian)熔凝氧(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)鎂(mei)。奧絲脫(AusT)和(he)拉(la)特(te)爾(Ruttere)等研究認為(wei)(wei)，極少(shao)量的雜質(zhi)氣體(相(xiang)(xiang)(xiang))也(ye)屬于(yu)晶(jing)(jing)(jing)體的雜質(zhi)，可明顯影響晶(jing)(jing)(jing)粒的長大。因為(wei)(wei)雜質(zhi)相(xiang)(xiang)(xiang)的作(zuo)(zuo)用在(zai)(zai)于(yu)增加晶(jing)(jing)(jing)界(jie)(jie)運動(dong)所(suo)需的能(neng)量。當(dang)晶(jing)(jing)(jing)界(jie)(jie)與(yu)第二相(xiang)(xiang)(xiang)相(xiang)(xiang)(xiang)遇時(shi)，晶(jing)(jing)(jing)體能(neng)量降低，其降低量與(yu)第二相(xiang)(xiang)(xiang)橫截面積成正比(bi)，所(suo)以必(bi)(bi)須(xu)提高(gao)晶(jing)(jing)(jing)界(jie)(jie)能(neng)，晶(jing)(jing)(jing)界(jie)(jie)才能(neng)離(li)開第二相(xiang)(xiang)(xiang)繼續運動(dong)。并(bing)且當(dang)晶(jing)(jing)(jing)界(jie)(jie)與(yu)第二相(xiang)(xiang)(xiang)相(xiang)(xiang)(xiang)遇時(shi)，與(yu)第二相(xiang)(xiang)(xiang)橫截面積相(xiang)(xiang)(xiang)等的晶(jing)(jing)(jing)界(jie)(jie)必(bi)(bi)須(xu)變形，第二相(xiang)(xiang)(xiang)數(shu)量愈(yu)多，晶(jing)(jing)(jing)粒長大的極限尺寸愈(yu)小。

另(ling)一方面為了降低電(dian)熔凝(ning)氧化(hua)(hua)鎂(mei)的(de)顯氣(qi)孔率，也應(ying)盡量減(jian)少原料氧化(hua)(hua)鎂(mei)的(de)氣(qi)體排(pai)出(chu)，因此，采用燒結鎂(mei)砂(sha)電(dian)熔有其顯著優點。

⑤電(dian)熔(rong)氧(yang)化鎂(mei)單晶的化學原(yuan)料(liao)質量要求：

(3)電弧熔融

這些特(te)性(xing)是同原子(zi)(zi)和分子(zi)(zi)的(de)(de)量子(zi)(zi)力學(xue)本性(xing)如離子(zi)(zi)半徑的(de)(de)尺寸，離子(zi)(zi)的(de)(de)電(dian)(dian)位數值，離子(zi)(zi)的(de)(de)電(dian)(dian)子(zi)(zi)外(wai)層(ceng)結(jie)構等相關(guan)聯(lian)。而氧化(hua)(hua)鎂(mei)的(de)(de)離子(zi)(zi)尺寸、質量和電(dian)(dian)荷、陽離子(zi)(zi)和陰(yin)離子(zi)(zi)之(zhi)間的(de)(de)結(jie)合特(te)性(xing)和強度、離子(zi)(zi)的(de)(de)極化(hua)(hua)作用、結(jie)晶構造等決定它是一高熔點化(hua)(hua)合物。

氧化鎂(mei)的熔點和結(jie)構(gou)參數(shu)(shu)：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(shu)(shu)6;有(you)效配位數(shu)(shu)8.5;密(mi)度3.65g/cm3;熔點2800℃。

電(dian)熔(rong)(rong)凝(ning)氧(yang)化(hua)(hua)鎂(mei)(mei)制造的(de)最重要過(guo)程(cheng)是(shi)由各種鎂(mei)(mei)質原(yuan)料，通過(guo)各種形(xing)式的(de)加熱(re)方法產(chan)生(sheng)高溫使鎂(mei)(mei)質材料(MgO)熔(rong)(rong)化(hua)(hua)，變(bian)成(cheng)氧(yang)化(hua)(hua)鎂(mei)(mei)熔(rong)(rong)體。要使氧(yang)化(hua)(hua)鎂(mei)(mei)熔(rong)(rong)融(rong)，必須消耗大(da)量(liang)的(de)熱(re)能(neng)，以克(ke)服離子間的(de)引(yin)力。通過(guo)強大(da)電(dian)弧產(chan)生(sheng)高溫而(er)熔(rong)(rong)化(hua)(hua)氧(yang)化(hua)(hua)鎂(mei)(mei)的(de)方法叫做電(dian)弧熔(rong)(rong)融(rong)法。這個(ge)融(rong)化(hua)(hua)過(guo)程(cheng)一(yi)般包括熱(re)的(de)傳導、脫(tuo)水、脫(tuo)碳、熔(rong)(rong)化(hua)(hua)、析晶(jing)、晶(jing)體長大(da)等一(yi)系列物理化(hua)(hua)學變(bian)化(hua)(hua)的(de)過(guo)程(cheng)。

①脫水(shui)過(guo)程(cheng)。用水(shui)鎂(mei)石作原料有(you)一脫水(shui)過(guo)程(cheng)。水(shui)鎂(mei)石的主要成分是(shi)氫氧化鎂(mei)Mg(OH)2。其脫水(shui)過(guo)程(cheng)是(shi)：

Mg(OH)2→MgO+H2O

②脫(tuo)碳(tan)(tan)過程(cheng)(cheng)。用菱(ling)鎂礦作為原料時有一(yi)個脫(tuo)碳(tan)(tan)過程(cheng)(cheng)，脫(tuo)碳(tan)(tan)過程(cheng)(cheng)包括(kuo)兩(liang)個方面。一(yi)方面是菱(ling)鎂礦石(shi)(shi)的熱(re)分解(jie)，菱(ling)鎂礦石(shi)(shi)的主要成分是碳(tan)(tan)酸鎂(MgCO3):

MgCO3→MgO+CO2

另一方面，由于在電(dian)熔(rong)過(guo)程中往(wang)往(wang)在原料(liao)氧化鎂中加入石(shi)(shi)墨粉末添(tian)加物(助劑)，在電(dian)熔(rong)爐(lu)起動過(guo)程中需在三電(dian)極(石(shi)(shi)墨電(dian)極)的下端用石(shi)(shi)墨粉末鋪成三角形(xing)(xing)或星形(xing)(xing)導(dao)線路，在通電(dian)過(guo)程中受(shou)熱燒損(sun)或完全燃燒除去石(shi)(shi)墨。

C+O2→CO2↑

③熔(rong)化(hua)(hua)(hua)過(guo)(guo)程。熔(rong)化(hua)(hua)(hua)過(guo)(guo)程即氧(yang)化(hua)(hua)(hua)鎂(mei)(mei)中(zhong)鎂(mei)(mei)離子和氧(yang)離子在強(qiang)電(dian)弧(hu)產(chan)生的(de)(de)(de)熱(re)能(neng)(neng)作用下，克服單晶(jing)體(ti)(ti)中(zhong)的(de)(de)(de)晶(jing)格能(neng)(neng)的(de)(de)(de)束縛，變(bian)成能(neng)(neng)自(zi)由運動的(de)(de)(de)過(guo)(guo)程。也就(jiu)是說，氧(yang)化(hua)(hua)(hua)鎂(mei)(mei)加(jia)熱(re)到(dao)一(yi)定溫度(du)(熔(rong)點(dian))就(jiu)會由固體(ti)(ti)變(bian)成液體(ti)(ti)，叫熔(rong)化(hua)(hua)(hua)。在這(zhe)一(yi)過(guo)(guo)程中(zhong)需消(xiao)(xiao)耗(hao)大量的(de)(de)(de)電(dian)能(neng)(neng)。據電(dian)熔(rong)凝氧(yang)化(hua)(hua)(hua)鎂(mei)(mei)生產(chan)者對用水鎂(mei)(mei)石作原(yuan)料(liao)生產(chan)電(dian)熔(rong)凝氧(yang)化(hua)(hua)(hua)鎂(mei)(mei)的(de)(de)(de)熱(re)平(ping)衡的(de)(de)(de)衡算，熱(re)消(xiao)(xiao)耗(hao)的(de)(de)(de)比例(li)如下：氧(yang)化(hua)(hua)(hua)鎂(mei)(mei)晶(jing)體(ti)(ti)生成熱(re)消(xiao)(xiao)耗(hao)值(zhi)34.9%，渣皮消(xiao)(xiao)耗(hao)熱(re)值(zhi)15.3%，散砂生成熱(re)耗(hao)值(zhi)3.0%，冷卻水耗(hao)熱(re)值(zhi)8.4%，冷卻爐殼的(de)(de)(de)水耗(hao)熱(re)值(zhi)7.9%，爐子表面(mian)散熱(re)值(zhi)6.4%，煙(yan)氣(qi)帶走熱(re)值(zhi)28.8%。電(dian)能(neng)(neng)損失(shi)值(zhi)3.2%，從這(zhe)些(xie)統計(ji)數據可以看(kan)出(chu)，在電(dian)熔(rong)