電(dian)弧熔(rong)(rong)爐(lu)生產電(dian)熔(rong)(rong)氧化鎂的(de)工藝流程主(zhu)要包(bao)括(kuo)：原料配料、電(dian)弧熔(rong)(rong)融(rong)、破碎、選(xuan)別、粉碎、篩別、磁選(xuan)、分類包(bao)裝(zhuang)等(deng)。

(1)原料

我國有豐(feng)富的(de)優質菱鎂(mei)(mei)礦(kuang)石，氧化鎂(mei)(mei)含量高(gao)，又易于(yu)開采(cai)，因此，被廣泛用作(zuo)電(dian)熔氧化鎂(mei)(mei)的(de)原料(liao)。采(cai)用菱鎂(mei)(mei)石作(zuo)原料(liao)，碳酸鎂(mei)(mei)分解(jie)產(chan)生CO2氣(qi)體(ti)，由于(yu)有大(da)量氣(qi)體(ti)從(cong)爐內排出(chu)影響著電(dian)熔過程(cheng)的(de)進行：

MgCO3→MgO+CO2↑

對(dui)電熔氧化鎂(mei)的(de)結晶帶的(de)形成均有不利(li)影(ying)響，由于(yu)大量(liang)塵(chen)料飛損(sun)，使物料損(sun)耗(hao)和(he)能量(liang)消耗(hao)增高(gao)，也惡(e)化了車間生產環境。但由于(yu)優質菱鎂(mei)礦石容易獲得，價格很低廉，所以，仍是我國(guo)電熔氧化鎂(mei)用得最多最廣泛的(de)原料。

(2)配料

①菱鎂(mei)礦。菱鎂(mei)礦石(shi)中(zhong)氧化鎂(mei)的含量(liang)(liang)高低(di)和(he)化學成分(fen)直(zhi)接影響(xiang)(xiang)到(dao)電熔凝(ning)氧化鎂(mei)的質(zhi)量(liang)(liang)，同時在電熔過程(cheng)中(zhong)也直(zhi)接影響(xiang)(xiang)到(dao)電熔凝(ning)氧化鎂(mei)得到(dao)的品級(ji)比(bi)例，因此，為了(le)保證電熔凝(ning)氧化鎂(mei)的質(zhi)量(liang)(liang)和(he)品級(ji)比(bi)例，必須(xu)對各種礦石(shi)進(jin)行(xing)適當的配(pei)比(bi)后進(jin)行(xing)熔煉。

②水(shui)鎂(mei)(mei)(mei)石(shi)。我國的(de)遼寧省水(shui)鎂(mei)(mei)(mei)石(shi)的(de)礦(kuang)源非常(chang)豐富，水(shui)鎂(mei)(mei)(mei)石(shi)中氧化(hua)鎂(mei)(mei)(mei)含(han)量高于菱(ling)鎂(mei)(mei)(mei)礦(kuang)石(shi)。它也(ye)是一種制(zhi)造電熔凝氧化(hua)鎂(mei)(mei)(mei)的(de)原(yuan)料，部分地區水(shui)鎂(mei)(mei)(mei)石(shi)的(de)化(hua)學成分見表2。

表2水鎂(mei)石(shi)的化學成分(fen)/%

③輕燒氧(yang)(yang)化(hua)鎂(mei)(mei)。以輕燒氧(yang)(yang)化(hua)鎂(mei)(mei)作(zuo)為電(dian)熔(rong)(rong)氧(yang)(yang)化(hua)鎂(mei)(mei)原(yuan)料，可以使生(sheng)產環境(jing)得(de)到改善，可以降低(di)運輸費(fei)用(yong)。由于電(dian)熔(rong)(rong)時(shi)排(pai)出氣體少，成分也較(jiao)均勻，對(dui)提高電(dian)熔(rong)(rong)氧(yang)(yang)化(hua)鎂(mei)(mei)質量(liang)有利。

我(wo)國有(you)一(yi)些電(dian)熔(rong)(rong)凝氧(yang)(yang)(yang)(yang)化鎂(mei)(mei)以(yi)(yi)輕燒氧(yang)(yang)(yang)(yang)化鎂(mei)(mei)制(zhi)成球(qiu)料入(ru)爐(lu)電(dian)熔(rong)(rong)。輕燒氧(yang)(yang)(yang)(yang)化鎂(mei)(mei)的(de)氧(yang)(yang)(yang)(yang)化鎂(mei)(mei)含(han)量達到98%，以(yi)(yi)此(ci)料能生產出白色(se)大結(jie)晶電(dian)熔(rong)(rong)氧(yang)(yang)(yang)(yang)化鎂(mei)(mei)。但(dan)由于成球(qiu)費用高，影響生產成本。目前(qian)，有(you)的(de)廠家采用反(fan)射爐(lu)輕燒氧(yang)(yang)(yang)(yang)化鎂(mei)(mei)，以(yi)(yi)一(yi)定的(de)粒(li)度加入(ru)熔(rong)(rong)爐(lu)電(dian)熔(rong)(rong)，電(dian)熔(rong)(rong)氧(yang)(yang)(yang)(yang)化鎂(mei)(mei)的(de)質量比用菱(ling)鎂(mei)(mei)礦石好，成本又比用球(qiu)料作原料時便宜(yi)，因而得到了一(yi)定的(de)推廣(guang)。

④燒(shao)結(jie)鎂砂(sha)。為(wei)(wei)了某些電(dian)(dian)熔(rong)凝(ning)(ning)氧(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)鎂的(de)(de)特殊要求，有時必須(xu)在電(dian)(dian)熔(rong)過程中(zhong)采用(yong)燒(shao)結(jie)鎂砂(sha)作(zuo)為(wei)(wei)電(dian)(dian)熔(rong)原料，如(ru)采用(yong)海(hai)水(shui)鎂砂(sha)作(zuo)為(wei)(wei)電(dian)(dian)熔(rong)原料，一般首先利用(yong)處(chu)理海(hai)水(shui)和(he)石灰乳作(zuo)用(yong)生產氫氧(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)鎂，將氫氧(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)鎂煅燒(shao)成輕(qing)燒(shao)氧(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)鎂。用(yong)其他方(fang)法也可以制得輕(qing)燒(shao)氧(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)鎂(詳見工業(ye)氧(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)鎂的(de)(de)制取方(fang)法)，采用(yong)輕(qing)燒(shao)氧(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)鎂作(zuo)為(wei)(wei)原料生產電(dian)(dian)熔(rong)凝(ning)(ning)氧(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)鎂。奧絲脫(tuo)(AusT)和(he)拉特爾(Ruttere)等(deng)研究(jiu)認為(wei)(wei)，極(ji)少量的(de)(de)雜質氣體(ti)(相(xiang)(xiang))也屬(shu)于晶(jing)體(ti)的(de)(de)雜質，可明顯影(ying)響晶(jing)粒的(de)(de)長(chang)大。因(yin)為(wei)(wei)雜質相(xiang)(xiang)的(de)(de)作(zuo)用(yong)在于增加晶(jing)界(jie)(jie)運動(dong)所需的(de)(de)能(neng)量。當(dang)晶(jing)界(jie)(jie)與(yu)第(di)二(er)相(xiang)(xiang)相(xiang)(xiang)遇時，晶(jing)體(ti)能(neng)量降低，其降低量與(yu)第(di)二(er)相(xiang)(xiang)橫(heng)截面積成正比，所以必須(xu)提高晶(jing)界(jie)(jie)能(neng)，晶(jing)界(jie)(jie)才能(neng)離開第(di)二(er)相(xiang)(xiang)繼(ji)續運動(dong)。并(bing)且當(dang)晶(jing)界(jie)(jie)與(yu)第(di)二(er)相(xiang)(xiang)相(xiang)(xiang)遇時，與(yu)第(di)二(er)相(xiang)(xiang)橫(heng)截面積相(xiang)(xiang)等(deng)的(de)(de)晶(jing)界(jie)(jie)必須(xu)變形，第(di)二(er)相(xiang)(xiang)數量愈多(duo)，晶(jing)粒長(chang)大的(de)(de)極(ji)限(xian)尺寸(cun)愈小。

另一方面為了降(jiang)低電熔(rong)凝氧(yang)化鎂(mei)(mei)的(de)(de)顯氣(qi)孔率(lv)，也應盡(jin)量減(jian)少(shao)原料氧(yang)化鎂(mei)(mei)的(de)(de)氣(qi)體排出，因此，采用(yong)燒(shao)結鎂(mei)(mei)砂電熔(rong)有其顯著優點。

⑤電熔氧化(hua)鎂單晶(jing)的化(hua)學原(yuan)料質(zhi)量要(yao)求：

(3)電弧熔融

這(zhe)些(xie)特(te)(te)性(xing)是同原(yuan)子(zi)和分子(zi)的(de)(de)量子(zi)力學本性(xing)如離(li)(li)子(zi)半徑(jing)的(de)(de)尺寸，離(li)(li)子(zi)的(de)(de)電(dian)位數值(zhi)，離(li)(li)子(zi)的(de)(de)電(dian)子(zi)外層(ceng)結構等(deng)相關聯(lian)。而氧(yang)化(hua)鎂的(de)(de)離(li)(li)子(zi)尺寸、質量和電(dian)荷、陽離(li)(li)子(zi)和陰離(li)(li)子(zi)之間的(de)(de)結合特(te)(te)性(xing)和強度、離(li)(li)子(zi)的(de)(de)極化(hua)作用、結晶(jing)構造等(deng)決定它是一高熔點化(hua)合物。

氧化(hua)鎂的熔點和結構(gou)參數(shu)：陽離子半徑(jing)0.074mm;陰離子半徑(jing)0.53mm;結構(gou)類型NaCl;配位(wei)數(shu)6;有效配位(wei)數(shu)8.5;密度3.65g/cm3;熔點2800℃。

電熔(rong)凝氧化(hua)(hua)鎂(mei)(mei)制(zhi)造的(de)最(zui)重(zhong)要過(guo)(guo)程(cheng)(cheng)是(shi)由各種鎂(mei)(mei)質原料，通(tong)過(guo)(guo)各種形式的(de)加熱(re)方法產生高(gao)溫使鎂(mei)(mei)質材料(MgO)熔(rong)化(hua)(hua)，變成氧化(hua)(hua)鎂(mei)(mei)熔(rong)體(ti)。要使氧化(hua)(hua)鎂(mei)(mei)熔(rong)融(rong)，必須消(xiao)耗大(da)量的(de)熱(re)能，以克(ke)服離子間的(de)引力。通(tong)過(guo)(guo)強大(da)電弧產生高(gao)溫而熔(rong)化(hua)(hua)氧化(hua)(hua)鎂(mei)(mei)的(de)方法叫做(zuo)電弧熔(rong)融(rong)法。這個融(rong)化(hua)(hua)過(guo)(guo)程(cheng)(cheng)一般(ban)包括熱(re)的(de)傳導、脫水、脫碳(tan)、熔(rong)化(hua)(hua)、析晶(jing)、晶(jing)體(ti)長大(da)等一系列物理化(hua)(hua)學變化(hua)(hua)的(de)過(guo)(guo)程(cheng)(cheng)。

①脫(tuo)水過程(cheng)。用(yong)水鎂(mei)石(shi)作原料有一脫(tuo)水過程(cheng)。水鎂(mei)石(shi)的主要(yao)成分是氫氧(yang)化鎂(mei)Mg(OH)2。其脫(tuo)水過程(cheng)是：

Mg(OH)2→MgO+H2O

②脫碳(tan)(tan)過程。用菱(ling)鎂(mei)(mei)礦(kuang)作為原料時有一個脫碳(tan)(tan)過程，脫碳(tan)(tan)過程包(bao)括兩個方(fang)面(mian)(mian)。一方(fang)面(mian)(mian)是(shi)菱(ling)鎂(mei)(mei)礦(kuang)石的熱分(fen)解(jie)，菱(ling)鎂(mei)(mei)礦(kuang)石的主要成分(fen)是(shi)碳(tan)(tan)酸鎂(mei)(mei)(MgCO3):

MgCO3→MgO+CO2

另一方面(mian)，由(you)于在(zai)(zai)電熔過(guo)程(cheng)(cheng)中往(wang)往(wang)在(zai)(zai)原料氧化鎂(mei)中加入石墨粉末添(tian)加物(助劑)，在(zai)(zai)電熔爐起動過(guo)程(cheng)(cheng)中需(xu)在(zai)(zai)三電極(石墨電極)的下(xia)端用石墨粉末鋪成三角(jiao)形或星(xing)形導線路，在(zai)(zai)通(tong)電過(guo)程(cheng)(cheng)中受熱燒損或完全(quan)燃(ran)燒除去石墨。

C+O2→CO2↑

③熔(rong)化(hua)過(guo)(guo)程(cheng)。熔(rong)化(hua)過(guo)(guo)程(cheng)即氧(yang)化(hua)鎂(mei)(mei)(mei)中(zhong)鎂(mei)(mei)(mei)離子和氧(yang)離子在強(qiang)電(dian)(dian)弧產生(sheng)(sheng)(sheng)的(de)(de)(de)熱(re)(re)(re)能(neng)作用(yong)下(xia)，克(ke)服單(dan)晶(jing)(jing)體(ti)中(zhong)的(de)(de)(de)晶(jing)(jing)格(ge)能(neng)的(de)(de)(de)束縛(fu)，變成(cheng)能(neng)自由(you)運動的(de)(de)(de)過(guo)(guo)程(cheng)。也就是(shi)說(shuo)，氧(yang)化(hua)鎂(mei)(mei)(mei)加熱(re)(re)(re)到一定溫(wen)度(du)(熔(rong)點)就會由(you)固體(ti)變成(cheng)液體(ti)，叫熔(rong)化(hua)。在這一過(guo)(guo)程(cheng)中(zhong)需消(xiao)(xiao)耗大量的(de)(de)(de)電(dian)(dian)能(neng)。據電(dian)(dian)熔(rong)凝氧(yang)化(hua)鎂(mei)(mei)(mei)生(sheng)(sheng)(sheng)產者對用(yong)水(shui)鎂(mei)(mei)(mei)石作原(yuan)料生(sheng)(sheng)(sheng)產電(dian)(dian)熔(rong)凝氧(yang)化(hua)鎂(mei)(mei)(mei)的(de)(de)(de)熱(re)(re)(re)平衡(heng)的(de)(de)(de)衡(heng)算，熱(re)(re)(re)消(xiao)(xiao)耗的(de)(de)(de)比例如下(xia)：氧(yang)化(hua)鎂(mei)(mei)(mei)晶(jing)(jing)體(ti)生(sheng)(sheng)(sheng)成(cheng)熱(re)(re)(re)消(xiao)(xiao)耗值(zhi)(zhi)34.9%，渣皮消(xiao)(xiao)耗熱(re)(re)(re)值(zhi)(zhi)15.3%，散砂(sha)生(sheng)(sheng)(sheng)成(cheng)熱(re)(re)(re)耗值(zhi)(zhi)3.0%，冷卻水(shui)耗熱(re)(re)(re)值(zhi)(zhi)8.4%，冷卻爐殼的(de)(de)(de)水(shui)耗熱(re)(re)(re)值(zhi)(zhi)7.9%，爐子表(biao)面(mian)散熱(re)(re)(re)值(zhi)(zhi)6.4%，煙(yan)氣帶(dai)走熱(re)(re)(re)值(zhi)(zhi)28.8%。電(dian)(dian)能(neng)損失(shi)值(zhi)(zhi)3.2%，從這些統計數(shu)據可以看出，在電(dian)(dian)熔(rong)