電弧熔爐生產電熔氧化鎂的工藝流程主要包(bao)(bao)括：原料配(pei)料、電弧熔融、破碎、選(xuan)別、粉碎、篩別、磁選(xuan)、分類包(bao)(bao)裝等(deng)。

(1)原料

我(wo)國有(you)(you)豐富的優質(zhi)菱鎂(mei)礦石，氧(yang)化鎂(mei)含量高，又易于(yu)開(kai)采(cai)，因此(ci)，被廣泛用(yong)作電熔氧(yang)化鎂(mei)的原料。采(cai)用(yong)菱鎂(mei)石作原料，碳酸鎂(mei)分(fen)解產生CO2氣體(ti)，由于(yu)有(you)(you)大量氣體(ti)從爐內排出影響著電熔過程的進行：

MgCO3→MgO+CO2↑

對電熔氧(yang)化(hua)(hua)鎂的(de)結(jie)晶帶的(de)形成均有(you)不(bu)利(li)影響，由(you)于(yu)大量塵料飛損，使物料損耗和能量消耗增高，也惡化(hua)(hua)了車間生產環境。但由(you)于(yu)優質菱鎂礦石(shi)容易(yi)獲得，價格很低廉，所以(yi)，仍是(shi)我國電熔氧(yang)化(hua)(hua)鎂用得最多最廣泛的(de)原料。

(2)配料

①菱(ling)鎂礦。菱(ling)鎂礦石(shi)中(zhong)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)鎂的(de)(de)(de)含量(liang)高低(di)和化(hua)(hua)學成分直接影(ying)響到(dao)電(dian)熔凝氧(yang)(yang)化(hua)(hua)鎂的(de)(de)(de)質量(liang)，同時在電(dian)熔過程中(zhong)也直接影(ying)響到(dao)電(dian)熔凝氧(yang)(yang)化(hua)(hua)鎂得到(dao)的(de)(de)(de)品(pin)級(ji)比例，因此，為(wei)了保證(zheng)電(dian)熔凝氧(yang)(yang)化(hua)(hua)鎂的(de)(de)(de)質量(liang)和品(pin)級(ji)比例，必須對各種礦石(shi)進(jin)行適當的(de)(de)(de)配比后進(jin)行熔煉。

②水(shui)(shui)鎂(mei)石。我國的(de)(de)遼寧省水(shui)(shui)鎂(mei)石的(de)(de)礦源非常豐(feng)富，水(shui)(shui)鎂(mei)石中氧化(hua)(hua)鎂(mei)含量(liang)高于菱(ling)鎂(mei)礦石。它也是一種制造電熔凝(ning)氧化(hua)(hua)鎂(mei)的(de)(de)原料(liao)，部分地(di)區水(shui)(shui)鎂(mei)石的(de)(de)化(hua)(hua)學(xue)成分見表2。

表(biao)2水鎂石的(de)化學成分/%

③輕燒氧化(hua)(hua)鎂(mei)。以(yi)(yi)輕燒氧化(hua)(hua)鎂(mei)作為(wei)電(dian)熔氧化(hua)(hua)鎂(mei)原(yuan)料，可(ke)以(yi)(yi)使生產環境得到(dao)改(gai)善，可(ke)以(yi)(yi)降(jiang)低運輸(shu)費(fei)用(yong)。由于電(dian)熔時排(pai)出氣(qi)體少，成分也較均勻，對提高(gao)電(dian)熔氧化(hua)(hua)鎂(mei)質量有利。

我國有一些(xie)電(dian)熔(rong)(rong)凝氧(yang)化(hua)鎂(mei)(mei)(mei)以輕(qing)燒氧(yang)化(hua)鎂(mei)(mei)(mei)制(zhi)成球料(liao)入爐電(dian)熔(rong)(rong)。輕(qing)燒氧(yang)化(hua)鎂(mei)(mei)(mei)的(de)氧(yang)化(hua)鎂(mei)(mei)(mei)含(han)量達到(dao)98%，以此料(liao)能生產(chan)出白色大(da)結晶電(dian)熔(rong)(rong)氧(yang)化(hua)鎂(mei)(mei)(mei)。但由(you)于成球費用(yong)高，影響生產(chan)成本。目前，有的(de)廠家采(cai)用(yong)反射爐輕(qing)燒氧(yang)化(hua)鎂(mei)(mei)(mei)，以一定的(de)粒度加(jia)入熔(rong)(rong)爐電(dian)熔(rong)(rong)，電(dian)熔(rong)(rong)氧(yang)化(hua)鎂(mei)(mei)(mei)的(de)質(zhi)量比用(yong)菱(ling)鎂(mei)(mei)(mei)礦石好，成本又比用(yong)球料(liao)作原(yuan)料(liao)時便(bian)宜，因而得到(dao)了一定的(de)推廣(guang)。

④燒(shao)(shao)結(jie)鎂(mei)(mei)(mei)砂(sha)。為了(le)某些電熔(rong)(rong)凝氧(yang)化鎂(mei)(mei)(mei)的(de)(de)特(te)殊(shu)要(yao)求(qiu)，有時(shi)必須在(zai)電熔(rong)(rong)過程(cheng)中采用燒(shao)(shao)結(jie)鎂(mei)(mei)(mei)砂(sha)作(zuo)為電熔(rong)(rong)原料(liao)，如采用海水(shui)鎂(mei)(mei)(mei)砂(sha)作(zuo)為電熔(rong)(rong)原料(liao)，一(yi)般首先利用處理海水(shui)和石灰(hui)乳作(zuo)用生(sheng)產氫氧(yang)化鎂(mei)(mei)(mei)，將氫氧(yang)化鎂(mei)(mei)(mei)煅(duan)燒(shao)(shao)成輕燒(shao)(shao)氧(yang)化鎂(mei)(mei)(mei)。用其他方法也(ye)可以(yi)制(zhi)得輕燒(shao)(shao)氧(yang)化鎂(mei)(mei)(mei)(詳見工業(ye)氧(yang)化鎂(mei)(mei)(mei)的(de)(de)制(zhi)取方法)，采用輕燒(shao)(shao)氧(yang)化鎂(mei)(mei)(mei)作(zuo)為原料(liao)生(sheng)產電熔(rong)(rong)凝氧(yang)化鎂(mei)(mei)(mei)。奧(ao)絲脫(tuo)(AusT)和拉特(te)爾(er)(Ruttere)等研究(jiu)認為，極少量(liang)(liang)的(de)(de)雜質(zhi)氣體(ti)(相(xiang)(xiang)(xiang))也(ye)屬于晶(jing)體(ti)的(de)(de)雜質(zhi)，可明顯影響晶(jing)粒的(de)(de)長大。因為雜質(zhi)相(xiang)(xiang)(xiang)的(de)(de)作(zuo)用在(zai)于增加(jia)晶(jing)界運(yun)(yun)動所需的(de)(de)能(neng)量(liang)(liang)。當晶(jing)界與(yu)第二(er)相(xiang)(xiang)(xiang)相(xiang)(xiang)(xiang)遇時(shi)，晶(jing)體(ti)能(neng)量(liang)(liang)降(jiang)低，其降(jiang)低量(liang)(liang)與(yu)第二(er)相(xiang)(xiang)(xiang)橫(heng)截面(mian)積(ji)成正(zheng)比，所以(yi)必須提高晶(jing)界能(neng)，晶(jing)界才能(neng)離開第二(er)相(xiang)(xiang)(xiang)繼續運(yun)(yun)動。并(bing)且(qie)當晶(jing)界與(yu)第二(er)相(xiang)(xiang)(xiang)相(xiang)(xiang)(xiang)遇時(shi)，與(yu)第二(er)相(xiang)(xiang)(xiang)橫(heng)截面(mian)積(ji)相(xiang)(xiang)(xiang)等的(de)(de)晶(jing)界必須變形，第二(er)相(xiang)(xiang)(xiang)數(shu)量(liang)(liang)愈(yu)多(duo)，晶(jing)粒長大的(de)(de)極限尺寸愈(yu)小。

另一方面為了降低(di)電熔(rong)(rong)凝氧化(hua)(hua)鎂(mei)的(de)(de)顯氣孔(kong)率，也應盡量減(jian)少原(yuan)料氧化(hua)(hua)鎂(mei)的(de)(de)氣體(ti)排出，因(yin)此，采用燒(shao)結(jie)鎂(mei)砂電熔(rong)(rong)有其顯著優(you)點。

⑤電熔氧化鎂單晶(jing)的化學原料質量(liang)要求：

(3)電弧熔融

這些特(te)性(xing)(xing)是同原子(zi)和分子(zi)的(de)量子(zi)力學(xue)本(ben)性(xing)(xing)如離(li)(li)(li)子(zi)半徑的(de)尺寸(cun)，離(li)(li)(li)子(zi)的(de)電位數值，離(li)(li)(li)子(zi)的(de)電子(zi)外層結(jie)構(gou)(gou)等相關聯(lian)。而氧化鎂(mei)的(de)離(li)(li)(li)子(zi)尺寸(cun)、質量和電荷、陽離(li)(li)(li)子(zi)和陰離(li)(li)(li)子(zi)之間的(de)結(jie)合(he)特(te)性(xing)(xing)和強度、離(li)(li)(li)子(zi)的(de)極化作(zuo)用、結(jie)晶構(gou)(gou)造等決定它是一高(gao)熔(rong)點化合(he)物。

氧化鎂的(de)熔點和結(jie)構(gou)參數：陽離(li)子半(ban)徑0.074mm;陰離(li)子半(ban)徑0.53mm;結(jie)構(gou)類型NaCl;配(pei)位(wei)數6;有(you)效配(pei)位(wei)數8.5;密度3.65g/cm3;熔點2800℃。

電(dian)熔(rong)(rong)凝氧化(hua)鎂制(zhi)造(zao)的最重要(yao)過(guo)程(cheng)是由各(ge)種鎂質原料，通過(guo)各(ge)種形式的加熱(re)(re)方法產生(sheng)高(gao)溫(wen)(wen)使鎂質材(cai)料(MgO)熔(rong)(rong)化(hua)，變成氧化(hua)鎂熔(rong)(rong)體。要(yao)使氧化(hua)鎂熔(rong)(rong)融，必須(xu)消耗大量(liang)的熱(re)(re)能(neng)，以克服離子間的引(yin)力。通過(guo)強大電(dian)弧(hu)產生(sheng)高(gao)溫(wen)(wen)而熔(rong)(rong)化(hua)氧化(hua)鎂的方法叫做電(dian)弧(hu)熔(rong)(rong)融法。這個融化(hua)過(guo)程(cheng)一般包括熱(re)(re)的傳導、脫水、脫碳、熔(rong)(rong)化(hua)、析(xi)晶(jing)、晶(jing)體長大等一系列物理(li)化(hua)學變化(hua)的過(guo)程(cheng)。

①脫水過(guo)程(cheng)(cheng)。用水鎂石作原(yuan)料有一脫水過(guo)程(cheng)(cheng)。水鎂石的主(zhu)要(yao)成(cheng)分是氫氧化(hua)鎂Mg(OH)2。其脫水過(guo)程(cheng)(cheng)是：

Mg(OH)2→MgO+H2O

②脫碳(tan)過程(cheng)。用菱鎂礦(kuang)作為原料時有一個脫碳(tan)過程(cheng)，脫碳(tan)過程(cheng)包括兩個方面(mian)。一方面(mian)是(shi)菱鎂礦(kuang)石(shi)(shi)的熱分(fen)解，菱鎂礦(kuang)石(shi)(shi)的主要成分(fen)是(shi)碳(tan)酸鎂(MgCO3):

MgCO3→MgO+CO2

另(ling)一方面，由(you)于在電(dian)(dian)熔過程中(zhong)往(wang)往(wang)在原料氧化鎂中(zhong)加(jia)入石墨粉末添加(jia)物(wu)(助劑(ji))，在電(dian)(dian)熔爐(lu)起動過程中(zhong)需在三電(dian)(dian)極(石墨電(dian)(dian)極)的下端用石墨粉末鋪(pu)成三角形或星形導線路，在通電(dian)(dian)過程中(zhong)受(shou)熱燒損(sun)或完(wan)全燃燒除去石墨。

C+O2→CO2↑

③熔(rong)化(hua)過程。熔(rong)化(hua)過程即(ji)氧(yang)化(hua)鎂(mei)(mei)中(zhong)鎂(mei)(mei)離子和氧(yang)離子在(zai)強電(dian)(dian)(dian)弧產生(sheng)的(de)(de)(de)(de)熱(re)(re)能作用下，克服單晶體(ti)(ti)中(zhong)的(de)(de)(de)(de)晶格能的(de)(de)(de)(de)束縛，變成能自(zi)由(you)(you)運動的(de)(de)(de)(de)過程。也就是說，氧(yang)化(hua)鎂(mei)(mei)加熱(re)(re)到一定(ding)溫度(熔(rong)點)就會(hui)由(you)(you)固體(ti)(ti)變成液體(ti)(ti)，叫熔(rong)化(hua)。在(zai)這(zhe)(zhe)一過程中(zhong)需消耗(hao)(hao)大量(liang)的(de)(de)(de)(de)電(dian)(dian)(dian)能。據電(dian)(dian)(dian)熔(rong)凝氧(yang)化(hua)鎂(mei)(mei)生(sheng)產者(zhe)對(dui)用水鎂(mei)(mei)石作原料生(sheng)產電(dian)(dian)(dian)熔(rong)凝氧(yang)化(hua)鎂(mei)(mei)的(de)(de)(de)(de)熱(re)(re)平衡的(de)(de)(de)(de)衡算，熱(re)(re)消耗(hao)(hao)的(de)(de)(de)(de)比例如(ru)下：氧(yang)化(hua)鎂(mei)(mei)晶體(ti)(ti)生(sheng)成熱(re)(re)消耗(hao)(hao)值(zhi)(zhi)34.9%，渣(zha)皮消耗(hao)(hao)熱(re)(re)值(zhi)(zhi)15.3%，散砂生(sheng)成熱(re)(re)耗(hao)(hao)值(zhi)(zhi)3.0%，冷(leng)卻(que)水耗(hao)(hao)熱(re)(re)值(zhi)(zhi)8.4%，冷(leng)卻(que)爐殼的(de)(de)(de)(de)水耗(hao)(hao)熱(re)(re)值(zhi)(zhi)7.9%，爐子表面(mian)散熱(re)(re)值(zhi)(zhi)6.4%，煙氣(qi)帶走熱(re)(re)值(zhi)(zhi)28.8%。電(dian)(dian)(dian)能損失值(zhi)(zhi)3.2%，從這(zhe)(zhe)些(xie)統計數據可以(yi)看出，在(zai)電(dian)(dian)(dian)熔(rong)