電(dian)(dian)弧熔(rong)爐生產電(dian)(dian)熔(rong)氧化鎂(mei)的工藝流程(cheng)主(zhu)要包括(kuo)：原料配(pei)料、電(dian)(dian)弧熔(rong)融、破碎、選(xuan)別、粉碎、篩別、磁選(xuan)、分類包裝等。

(1)原料

我(wo)國有(you)豐富的優(you)質(zhi)菱鎂礦石，氧化鎂含量高，又(you)易于開采(cai)，因(yin)此，被廣泛用作(zuo)電熔氧化鎂的原料。采(cai)用菱鎂石作(zuo)原料，碳(tan)酸鎂分解產(chan)生CO2氣體(ti)，由于有(you)大量氣體(ti)從(cong)爐(lu)內排出影響著電熔過程的進行：

MgCO3→MgO+CO2↑

對電熔氧化鎂(mei)的(de)(de)(de)結晶帶的(de)(de)(de)形成均有不(bu)利影(ying)響，由(you)于(yu)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)車間生產(chan)環(huan)境。但由(you)于(yu)優質菱鎂(mei)礦石容(rong)易獲得，價格很(hen)低廉，所以，仍是我(wo)國電熔氧化鎂(mei)用(yong)得最(zui)多(duo)最(zui)廣泛的(de)(de)(de)原料(liao)。

(2)配料

①菱鎂礦。菱鎂礦石中(zhong)(zhong)氧(yang)化(hua)鎂的(de)(de)含量(liang)高低(di)和化(hua)學(xue)成分直接(jie)影響到(dao)電(dian)熔凝氧(yang)化(hua)鎂的(de)(de)質(zhi)量(liang)，同時在(zai)電(dian)熔過程中(zhong)(zhong)也直接(jie)影響到(dao)電(dian)熔凝氧(yang)化(hua)鎂得到(dao)的(de)(de)品級(ji)比(bi)例(li)，因此，為(wei)了保證(zheng)電(dian)熔凝氧(yang)化(hua)鎂的(de)(de)質(zhi)量(liang)和品級(ji)比(bi)例(li)，必須對各(ge)種礦石進(jin)行適當(dang)的(de)(de)配比(bi)后進(jin)行熔煉。

②水鎂(mei)石(shi)。我國的(de)(de)遼寧省(sheng)水鎂(mei)石(shi)的(de)(de)礦源非常豐富，水鎂(mei)石(shi)中氧(yang)化(hua)鎂(mei)含量(liang)高于菱鎂(mei)礦石(shi)。它也是一種(zhong)制(zhi)造電熔凝(ning)氧(yang)化(hua)鎂(mei)的(de)(de)原料，部分地區水鎂(mei)石(shi)的(de)(de)化(hua)學成分見表2。

表(biao)2水鎂石的(de)化學(xue)成分/%

③輕燒(shao)氧化鎂。以輕燒(shao)氧化鎂作(zuo)為電(dian)熔氧化鎂原料(liao)，可以使生產(chan)環(huan)境得到(dao)改善，可以降低運(yun)輸費用。由(you)于電(dian)熔時排(pai)出氣體少，成(cheng)分也較均(jun)勻(yun)，對提高電(dian)熔氧化鎂質量(liang)有(you)利。

我國有一(yi)(yi)些電熔(rong)(rong)凝氧化(hua)鎂(mei)(mei)以輕(qing)(qing)燒(shao)氧化(hua)鎂(mei)(mei)制(zhi)成(cheng)球料(liao)入爐(lu)電熔(rong)(rong)。輕(qing)(qing)燒(shao)氧化(hua)鎂(mei)(mei)的(de)(de)氧化(hua)鎂(mei)(mei)含量達到98%，以此料(liao)能生產出白色大結晶電熔(rong)(rong)氧化(hua)鎂(mei)(mei)。但由于成(cheng)球費用高(gao)，影響生產成(cheng)本。目前，有的(de)(de)廠家(jia)采用反射爐(lu)輕(qing)(qing)燒(shao)氧化(hua)鎂(mei)(mei)，以一(yi)(yi)定的(de)(de)粒度加入熔(rong)(rong)爐(lu)電熔(rong)(rong)，電熔(rong)(rong)氧化(hua)鎂(mei)(mei)的(de)(de)質量比用菱鎂(mei)(mei)礦(kuang)石好，成(cheng)本又(you)比用球料(liao)作原料(liao)時(shi)便(bian)宜(yi)，因而得到了(le)一(yi)(yi)定的(de)(de)推廣。

④燒(shao)結(jie)鎂(mei)砂。為了某些電熔(rong)凝氧化(hua)(hua)鎂(mei)的(de)(de)特殊(shu)要求，有時必須在(zai)電熔(rong)過程中(zhong)采(cai)用(yong)燒(shao)結(jie)鎂(mei)砂作(zuo)為電熔(rong)原(yuan)(yuan)料(liao)，如采(cai)用(yong)海水(shui)鎂(mei)砂作(zuo)為電熔(rong)原(yuan)(yuan)料(liao)，一(yi)般首(shou)先利用(yong)處理海水(shui)和(he)石(shi)灰乳(ru)作(zuo)用(yong)生產氫氧化(hua)(hua)鎂(mei)，將氫氧化(hua)(hua)鎂(mei)煅燒(shao)成輕(qing)燒(shao)氧化(hua)(hua)鎂(mei)。用(yong)其他方(fang)法(fa)也(ye)(ye)可以(yi)制得輕(qing)燒(shao)氧化(hua)(hua)鎂(mei)(詳見工業氧化(hua)(hua)鎂(mei)的(de)(de)制取方(fang)法(fa))，采(cai)用(yong)輕(qing)燒(shao)氧化(hua)(hua)鎂(mei)作(zuo)為原(yuan)(yuan)料(liao)生產電熔(rong)凝氧化(hua)(hua)鎂(mei)。奧絲脫(AusT)和(he)拉特爾(Ruttere)等研(yan)究認為，極(ji)少量(liang)(liang)的(de)(de)雜(za)質氣體(相)也(ye)(ye)屬于(yu)晶(jing)(jing)(jing)(jing)體的(de)(de)雜(za)質，可明顯影(ying)響晶(jing)(jing)(jing)(jing)粒的(de)(de)長大。因為雜(za)質相的(de)(de)作(zuo)用(yong)在(zai)于(yu)增加晶(jing)(jing)(jing)(jing)界(jie)運動所(suo)需的(de)(de)能量(liang)(liang)。當(dang)晶(jing)(jing)(jing)(jing)界(jie)與(yu)第(di)二(er)(er)相相遇(yu)時，晶(jing)(jing)(jing)(jing)體能量(liang)(liang)降低，其降低量(liang)(liang)與(yu)第(di)二(er)(er)相橫(heng)截(jie)面(mian)積成正比，所(suo)以(yi)必須提高晶(jing)(jing)(jing)(jing)界(jie)能，晶(jing)(jing)(jing)(jing)界(jie)才能離(li)開第(di)二(er)(er)相繼續運動。并且當(dang)晶(jing)(jing)(jing)(jing)界(jie)與(yu)第(di)二(er)(er)相相遇(yu)時，與(yu)第(di)二(er)(er)相橫(heng)截(jie)面(mian)積相等的(de)(de)晶(jing)(jing)(jing)(jing)界(jie)必須變形，第(di)二(er)(er)相數(shu)量(liang)(liang)愈多，晶(jing)(jing)(jing)(jing)粒長大的(de)(de)極(ji)限尺寸(cun)愈小。

另一方面為了降低(di)電熔(rong)凝(ning)氧化鎂的顯氣孔率，也應盡量減少原料氧化鎂的氣體排出(chu)，因此，采(cai)用燒(shao)結(jie)鎂砂電熔(rong)有其(qi)顯著優點。

⑤電熔氧化鎂單晶的化學原料質(zhi)量要(yao)求：

(3)電弧熔融

這些特(te)性(xing)(xing)(xing)是同原子(zi)(zi)和(he)(he)分(fen)子(zi)(zi)的(de)(de)量子(zi)(zi)力學本(ben)性(xing)(xing)(xing)如離(li)(li)子(zi)(zi)半徑的(de)(de)尺寸，離(li)(li)子(zi)(zi)的(de)(de)電(dian)位數(shu)值，離(li)(li)子(zi)(zi)的(de)(de)電(dian)子(zi)(zi)外層結構等相關聯。而氧化(hua)(hua)鎂的(de)(de)離(li)(li)子(zi)(zi)尺寸、質(zhi)量和(he)(he)電(dian)荷、陽離(li)(li)子(zi)(zi)和(he)(he)陰離(li)(li)子(zi)(zi)之間的(de)(de)結合特(te)性(xing)(xing)(xing)和(he)(he)強度(du)、離(li)(li)子(zi)(zi)的(de)(de)極化(hua)(hua)作用、結晶構造等決(jue)定它(ta)是一(yi)高(gao)熔點化(hua)(hua)合物(wu)。

氧化鎂的熔點和(he)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;配位數(shu)6;有(you)效配位數(shu)8.5;密度3.65g/cm3;熔點2800℃。

電熔(rong)(rong)凝(ning)氧(yang)化(hua)鎂(mei)制造(zao)的(de)(de)(de)最(zui)重要過程是由各(ge)種(zhong)(zhong)鎂(mei)質原(yuan)料，通(tong)過各(ge)種(zhong)(zhong)形式的(de)(de)(de)加熱(re)方法(fa)產生高(gao)溫(wen)使(shi)鎂(mei)質材料(MgO)熔(rong)(rong)化(hua)，變成氧(yang)化(hua)鎂(mei)熔(rong)(rong)體。要使(shi)氧(yang)化(hua)鎂(mei)熔(rong)(rong)融，必須消耗(hao)大量的(de)(de)(de)熱(re)能，以克(ke)服離子間的(de)(de)(de)引力。通(tong)過強大電弧產生高(gao)溫(wen)而(er)熔(rong)(rong)化(hua)氧(yang)化(hua)鎂(mei)的(de)(de)(de)方法(fa)叫做(zuo)電弧熔(rong)(rong)融法(fa)。這個融化(hua)過程一般包括熱(re)的(de)(de)(de)傳導、脫水、脫碳(tan)、熔(rong)(rong)化(hua)、析(xi)晶(jing)、晶(jing)體長(chang)大等一系列物理化(hua)學變化(hua)的(de)(de)(de)過程。

①脫(tuo)水過程(cheng)。用水鎂石作原(yuan)料有一脫(tuo)水過程(cheng)。水鎂石的(de)主(zhu)要成分是(shi)氫氧化鎂Mg(OH)2。其脫(tuo)水過程(cheng)是(shi)：

Mg(OH)2→MgO+H2O

②脫(tuo)碳過(guo)程(cheng)。用菱(ling)鎂礦(kuang)作為原料時有一(yi)個脫(tuo)碳過(guo)程(cheng)，脫(tuo)碳過(guo)程(cheng)包括兩個方面(mian)。一(yi)方面(mian)是(shi)菱(ling)鎂礦(kuang)石的熱分解，菱(ling)鎂礦(kuang)石的主要(yao)成(cheng)分是(shi)碳酸鎂(MgCO3):

MgCO3→MgO+CO2

另一方面，由于(yu)在電熔過程中(zhong)(zhong)往往在原料氧化(hua)鎂中(zhong)(zhong)加入石(shi)(shi)墨(mo)(mo)粉末(mo)添加物(助(zhu)劑(ji))，在電熔爐起動過程中(zhong)(zhong)需在三電極(ji)(石(shi)(shi)墨(mo)(mo)電極(ji))的下端用(yong)石(shi)(shi)墨(mo)(mo)粉末(mo)鋪成三角(jiao)形或(huo)星形導線路，在通電過程中(zhong)(zhong)受熱燒損或(huo)完全燃燒除去石(shi)(shi)墨(mo)(mo)。

C+O2→CO2↑

③熔化(hua)過程。熔化(hua)過程即氧(yang)(yang)(yang)化(hua)鎂(mei)中(zhong)鎂(mei)離子(zi)和氧(yang)(yang)(yang)離子(zi)在強電(dian)(dian)(dian)弧(hu)產生(sheng)的熱(re)(re)(re)能(neng)作(zuo)用(yong)(yong)下，克服單晶(jing)體中(zhong)的晶(jing)格能(neng)的束縛，變成能(neng)自由(you)運動的過程。也就是說，氧(yang)(yang)(yang)化(hua)鎂(mei)加熱(re)(re)(re)到一(yi)定溫度(熔點)就會由(you)固體變成液體，叫熔化(hua)。在這一(yi)過程中(zhong)需消(xiao)耗(hao)大量的電(dian)(dian)(dian)能(neng)。據電(dian)(dian)(dian)熔凝(ning)(ning)氧(yang)(yang)(yang)化(hua)鎂(mei)生(sheng)產者對用(yong)(yong)水(shui)鎂(mei)石作(zuo)原料生(sheng)產電(dian)(dian)(dian)熔凝(ning)(ning)氧(yang)(yang)(yang)化(hua)鎂(mei)的熱(re)(re)(re)平衡的衡算(suan)，熱(re)(re)(re)消(xiao)耗(hao)的比例如下：氧(yang)(yang)(yang)化(hua)鎂(mei)晶(jing)體生(sheng)成熱(re)(re)(re)消(xiao)耗(hao)值34.9%，渣皮(pi)消(xiao)耗(hao)熱(re)(re)(re)值15.3%，散砂(sha)生(sheng)成熱(re)(re)(re)耗(hao)值3.0%，冷卻水(shui)耗(hao)熱(re)(re)(re)值8.4%，冷卻爐殼的水(shui)耗(hao)熱(re)(re)(re)值7.9%，爐子(zi)表(biao)面散熱(re)(re)(re)值6.4%，煙(yan)氣帶走熱(re)(re)(re)值28.8%。電(dian)(dian)(dian)能(neng)損失值3.2%，從這些統計數據可以(yi)看(kan)出(chu)，在電(dian)(dian)(dian)熔