電弧熔爐生產電熔氧化鎂(mei)的工藝(yi)流(liu)程主要包(bao)括：原料配料、電弧熔融、破碎(sui)、選別(bie)、粉碎(sui)、篩別(bie)、磁選、分類包(bao)裝等。

(1)原料

我(wo)國有豐富的(de)優(you)質菱鎂礦石，氧化(hua)(hua)鎂含量高，又易(yi)于(yu)開采，因此，被廣(guang)泛(fan)用作(zuo)電熔(rong)氧化(hua)(hua)鎂的(de)原(yuan)料。采用菱鎂石作(zuo)原(yuan)料，碳酸鎂分解產(chan)生CO2氣體，由于(yu)有大量氣體從(cong)爐(lu)內(nei)排出影響著電熔(rong)過程的(de)進行：

MgCO3→MgO+CO2↑

對(dui)電熔氧化鎂的結晶帶的形成均有不(bu)利影響(xiang)，由于大量塵料(liao)飛損，使物(wu)料(liao)損耗和能(neng)量消耗增高(gao)，也惡化了車間生產環境。但由于優(you)質菱鎂礦石容易獲得(de)，價格很(hen)低廉(lian)，所以，仍是我國電熔氧化鎂用得(de)最多(duo)最廣泛的原料(liao)。

(2)配料

①菱鎂(mei)礦(kuang)(kuang)。菱鎂(mei)礦(kuang)(kuang)石中(zhong)氧(yang)化(hua)鎂(mei)的(de)(de)含量高低和化(hua)學成分直(zhi)接影(ying)響(xiang)到電熔凝氧(yang)化(hua)鎂(mei)的(de)(de)質(zhi)量，同時在電熔過程中(zhong)也直(zhi)接影(ying)響(xiang)到電熔凝氧(yang)化(hua)鎂(mei)得到的(de)(de)品級比例，因此，為了保證電熔凝氧(yang)化(hua)鎂(mei)的(de)(de)質(zhi)量和品級比例，必(bi)須對各種(zhong)礦(kuang)(kuang)石進(jin)行適當的(de)(de)配比后進(jin)行熔煉。

②水(shui)鎂(mei)(mei)(mei)石(shi)(shi)。我國的遼寧省水(shui)鎂(mei)(mei)(mei)石(shi)(shi)的礦源非常豐富，水(shui)鎂(mei)(mei)(mei)石(shi)(shi)中氧化鎂(mei)(mei)(mei)含(han)量高(gao)于(yu)菱(ling)鎂(mei)(mei)(mei)礦石(shi)(shi)。它(ta)也是一(yi)種制造(zao)電熔(rong)凝(ning)氧化鎂(mei)(mei)(mei)的原料，部分地區水(shui)鎂(mei)(mei)(mei)石(shi)(shi)的化學成(cheng)分見(jian)表(biao)2。

表(biao)2水鎂石(shi)的(de)化學成分/%

③輕(qing)燒氧化(hua)鎂。以(yi)輕(qing)燒氧化(hua)鎂作為電(dian)熔氧化(hua)鎂原料，可(ke)以(yi)使生產環境得到(dao)改善，可(ke)以(yi)降(jiang)低運輸費用。由于電(dian)熔時排出氣體少(shao)，成分也較(jiao)均勻(yun)，對提(ti)高電(dian)熔氧化(hua)鎂質量(liang)有利(li)。

我(wo)國(guo)有一(yi)些電(dian)(dian)熔(rong)凝氧(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)鎂(mei)(mei)以輕燒(shao)(shao)氧(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)鎂(mei)(mei)制成(cheng)球(qiu)(qiu)(qiu)料(liao)入(ru)爐(lu)電(dian)(dian)熔(rong)。輕燒(shao)(shao)氧(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)鎂(mei)(mei)的氧(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)鎂(mei)(mei)含量達到(dao)98%，以此料(liao)能生產出白色大結(jie)晶電(dian)(dian)熔(rong)氧(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)鎂(mei)(mei)。但(dan)由(you)于成(cheng)球(qiu)(qiu)(qiu)費用高，影響(xiang)生產成(cheng)本。目(mu)前，有的廠家采用反射爐(lu)輕燒(shao)(shao)氧(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)鎂(mei)(mei)，以一(yi)定的粒度(du)加入(ru)熔(rong)爐(lu)電(dian)(dian)熔(rong)，電(dian)(dian)熔(rong)氧(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)鎂(mei)(mei)的質(zhi)量比用菱鎂(mei)(mei)礦(kuang)石好，成(cheng)本又比用球(qiu)(qiu)(qiu)料(liao)作原料(liao)時便宜，因而得到(dao)了(le)一(yi)定的推廣。

④燒(shao)結鎂砂。為(wei)(wei)了某些電(dian)熔凝(ning)(ning)氧(yang)化(hua)(hua)鎂的特(te)殊要(yao)求(qiu)，有時(shi)必(bi)須(xu)(xu)在(zai)電(dian)熔過(guo)程中采(cai)用(yong)燒(shao)結鎂砂作(zuo)為(wei)(wei)電(dian)熔原(yuan)料，如采(cai)用(yong)海水鎂砂作(zuo)為(wei)(wei)電(dian)熔原(yuan)料，一般首(shou)先利用(yong)處理海水和(he)石灰(hui)乳作(zuo)用(yong)生產氫氧(yang)化(hua)(hua)鎂，將氫氧(yang)化(hua)(hua)鎂煅燒(shao)成輕(qing)燒(shao)氧(yang)化(hua)(hua)鎂。用(yong)其(qi)他方法也可(ke)(ke)以(yi)制得輕(qing)燒(shao)氧(yang)化(hua)(hua)鎂(詳見工業氧(yang)化(hua)(hua)鎂的制取(qu)方法)，采(cai)用(yong)輕(qing)燒(shao)氧(yang)化(hua)(hua)鎂作(zuo)為(wei)(wei)原(yuan)料生產電(dian)熔凝(ning)(ning)氧(yang)化(hua)(hua)鎂。奧絲脫(tuo)(AusT)和(he)拉(la)特(te)爾(Ruttere)等研究(jiu)認(ren)為(wei)(wei)，極少量(liang)(liang)(liang)的雜(za)(za)質氣(qi)體(相(xiang))也屬于晶(jing)體的雜(za)(za)質，可(ke)(ke)明顯影響晶(jing)粒的長(chang)大(da)。因為(wei)(wei)雜(za)(za)質相(xiang)的作(zuo)用(yong)在(zai)于增加晶(jing)界運(yun)動(dong)所(suo)(suo)需的能(neng)量(liang)(liang)(liang)。當晶(jing)界與(yu)第(di)二(er)相(xiang)相(xiang)遇時(shi)，晶(jing)體能(neng)量(liang)(liang)(liang)降(jiang)低，其(qi)降(jiang)低量(liang)(liang)(liang)與(yu)第(di)二(er)相(xiang)橫截面(mian)積成正比，所(suo)(suo)以(yi)必(bi)須(xu)(xu)提(ti)高晶(jing)界能(neng)，晶(jing)界才能(neng)離(li)開第(di)二(er)相(xiang)繼續(xu)運(yun)動(dong)。并且當晶(jing)界與(yu)第(di)二(er)相(xiang)相(xiang)遇時(shi)，與(yu)第(di)二(er)相(xiang)橫截面(mian)積相(xiang)等的晶(jing)界必(bi)須(xu)(xu)變形(xing)，第(di)二(er)相(xiang)數(shu)量(liang)(liang)(liang)愈(yu)多，晶(jing)粒長(chang)大(da)的極限尺寸(cun)愈(yu)小。

另一方(fang)面為了降低電熔(rong)凝氧化(hua)鎂(mei)(mei)的(de)顯氣(qi)孔(kong)率，也(ye)應(ying)盡量減少原料氧化(hua)鎂(mei)(mei)的(de)氣(qi)體排(pai)出(chu)，因此(ci)，采(cai)用(yong)燒結鎂(mei)(mei)砂電熔(rong)有(you)其顯著(zhu)優點。

⑤電熔氧(yang)化鎂單晶的化學原料質量要求：

(3)電弧熔融

這些特(te)性(xing)是同原子(zi)(zi)和(he)分子(zi)(zi)的(de)量子(zi)(zi)力學本性(xing)如離子(zi)(zi)半徑的(de)尺寸(cun)，離子(zi)(zi)的(de)電(dian)位(wei)數(shu)值，離子(zi)(zi)的(de)電(dian)子(zi)(zi)外層結構等(deng)(deng)相(xiang)關(guan)聯。而(er)氧化鎂的(de)離子(zi)(zi)尺寸(cun)、質(zhi)量和(he)電(dian)荷、陽離子(zi)(zi)和(he)陰(yin)離子(zi)(zi)之間的(de)結合特(te)性(xing)和(he)強度、離子(zi)(zi)的(de)極(ji)化作用(yong)、結晶構造等(deng)(deng)決定它是一高熔(rong)點化合物。

氧化鎂的熔點(dian)和結構參數(shu)(shu)：陽(yang)離(li)(li)子半徑0.074mm;陰離(li)(li)子半徑0.53mm;結構類型(xing)NaCl;配位(wei)數(shu)(shu)6;有效配位(wei)數(shu)(shu)8.5;密度(du)3.65g/cm3;熔點(dian)2800℃。

電(dian)熔(rong)(rong)凝氧化(hua)(hua)鎂(mei)(mei)(mei)(mei)制造(zao)的(de)最重要過(guo)(guo)程是(shi)由(you)各(ge)種(zhong)鎂(mei)(mei)(mei)(mei)質原料(liao)，通(tong)過(guo)(guo)各(ge)種(zhong)形式的(de)加(jia)熱方(fang)法產(chan)(chan)生高(gao)溫使鎂(mei)(mei)(mei)(mei)質材料(liao)(MgO)熔(rong)(rong)化(hua)(hua)，變成(cheng)氧化(hua)(hua)鎂(mei)(mei)(mei)(mei)熔(rong)(rong)體。要使氧化(hua)(hua)鎂(mei)(mei)(mei)(mei)熔(rong)(rong)融，必須消耗大(da)量的(de)熱能，以克服(fu)離子間(jian)的(de)引力。通(tong)過(guo)(guo)強大(da)電(dian)弧產(chan)(chan)生高(gao)溫而熔(rong)(rong)化(hua)(hua)氧化(hua)(hua)鎂(mei)(mei)(mei)(mei)的(de)方(fang)法叫(jiao)做電(dian)弧熔(rong)(rong)融法。這個(ge)融化(hua)(hua)過(guo)(guo)程一般包括熱的(de)傳導、脫水、脫碳(tan)、熔(rong)(rong)化(hua)(hua)、析晶(jing)、晶(jing)體長大(da)等一系列物理化(hua)(hua)學變化(hua)(hua)的(de)過(guo)(guo)程。

①脫(tuo)水(shui)(shui)過程(cheng)(cheng)。用(yong)水(shui)(shui)鎂(mei)石作原(yuan)料有一脫(tuo)水(shui)(shui)過程(cheng)(cheng)。水(shui)(shui)鎂(mei)石的主要成分是氫氧化鎂(mei)Mg(OH)2。其脫(tuo)水(shui)(shui)過程(cheng)(cheng)是：

Mg(OH)2→MgO+H2O

②脫(tuo)碳(tan)過程(cheng)。用菱鎂(mei)礦(kuang)(kuang)作為(wei)原料時(shi)有一個脫(tuo)碳(tan)過程(cheng)，脫(tuo)碳(tan)過程(cheng)包括(kuo)兩個方(fang)面。一方(fang)面是(shi)菱鎂(mei)礦(kuang)(kuang)石的熱分解，菱鎂(mei)礦(kuang)(kuang)石的主要(yao)成分是(shi)碳(tan)酸鎂(mei)(MgCO3):

MgCO3→MgO+CO2

另(ling)一方面，由于在電熔過程(cheng)中(zhong)往往在原料氧(yang)化鎂中(zhong)加入石(shi)墨(mo)粉末添加物(wu)(助劑)，在電熔爐起動過程(cheng)中(zhong)需在三(san)(san)電極(ji)(ji)(石(shi)墨(mo)電極(ji)(ji))的下端用(yong)石(shi)墨(mo)粉末鋪(pu)成(cheng)三(san)(san)角(jiao)形或(huo)星形導線路，在通(tong)電過程(cheng)中(zhong)受熱燒(shao)損或(huo)完全(quan)燃(ran)燒(shao)除去石(shi)墨(mo)。

C+O2→CO2↑

③熔(rong)(rong)(rong)化(hua)(hua)過(guo)程(cheng)(cheng)。熔(rong)(rong)(rong)化(hua)(hua)過(guo)程(cheng)(cheng)即氧(yang)化(hua)(hua)鎂(mei)(mei)中(zhong)鎂(mei)(mei)離(li)子和氧(yang)離(li)子在強電(dian)弧(hu)產(chan)生(sheng)(sheng)的(de)(de)(de)(de)熱(re)(re)(re)能作(zuo)用(yong)(yong)下(xia)，克服(fu)單晶(jing)體(ti)(ti)中(zhong)的(de)(de)(de)(de)晶(jing)格能的(de)(de)(de)(de)束縛，變成(cheng)能自由運動(dong)的(de)(de)(de)(de)過(guo)程(cheng)(cheng)。也就是說，氧(yang)化(hua)(hua)鎂(mei)(mei)加(jia)熱(re)(re)(re)到一(yi)定溫(wen)度(熔(rong)(rong)(rong)點(dian))就會由固體(ti)(ti)變成(cheng)液體(ti)(ti)，叫熔(rong)(rong)(rong)化(hua)(hua)。在這一(yi)過(guo)程(cheng)(cheng)中(zhong)需消(xiao)耗(hao)大量的(de)(de)(de)(de)電(dian)能。據(ju)電(dian)熔(rong)(rong)(rong)凝氧(yang)化(hua)(hua)鎂(mei)(mei)生(sheng)(sheng)產(chan)者對用(yong)(yong)水(shui)鎂(mei)(mei)石作(zuo)原(yuan)料生(sheng)(sheng)產(chan)電(dian)熔(rong)(rong)(rong)凝氧(yang)化(hua)(hua)鎂(mei)(mei)的(de)(de)(de)(de)熱(re)(re)(re)平衡的(de)(de)(de)(de)衡算，熱(re)(re)(re)消(xiao)耗(hao)的(de)(de)(de)(de)比例(li)如下(xia)：氧(yang)化(hua)(hua)鎂(mei)(mei)晶(jing)體(ti)(ti)生(sheng)(sheng)成(cheng)熱(re)(re)(re)消(xiao)耗(hao)值(zhi)(zhi)(zhi)34.9%，渣皮(pi)消(xiao)耗(hao)熱(re)(re)(re)值(zhi)(zhi)(zhi)15.3%，散(san)砂(sha)生(sheng)(sheng)成(cheng)熱(re)(re)(re)耗(hao)值(zhi)(zhi)(zhi)3.0%，冷卻水(shui)耗(hao)熱(re)(re)(re)值(zhi)(zhi)(zhi)8.4%，冷卻爐殼的(de)(de)(de)(de)水(shui)耗(hao)熱(re)(re)(re)值(zhi)(zhi)(zhi)7.9%，爐子表(biao)面散(san)熱(re)(re)(re)值(zhi)(zhi)(zhi)6.4%，煙氣帶走熱(re)(re)(re)值(zhi)(zhi)(zhi)28.8%。電(dian)能損失(shi)值(zhi)(zhi)(zhi)3.2%，從這些統計(ji)數據(ju)可以看出，在電(dian)熔(rong)(rong)(rong)