電(dian)弧(hu)熔(rong)爐生產電(dian)熔(rong)氧化鎂(mei)的工藝(yi)流程主要(yao)包括(kuo)：原(yuan)料配(pei)料、電(dian)弧(hu)熔(rong)融、破碎(sui)(sui)、選別、粉碎(sui)(sui)、篩別、磁選、分(fen)類包裝等。

(1)原料

我(wo)國有豐富的(de)優質菱(ling)鎂(mei)礦石，氧化鎂(mei)含量(liang)高，又易(yi)于開采(cai)，因(yin)此，被廣泛用(yong)作(zuo)電(dian)熔氧化鎂(mei)的(de)原料。采(cai)用(yong)菱(ling)鎂(mei)石作(zuo)原料，碳酸鎂(mei)分解產生CO2氣體，由于有大量(liang)氣體從(cong)爐(lu)內(nei)排出(chu)影響著電(dian)熔過程的(de)進(jin)行(xing)：

MgCO3→MgO+CO2↑

對電(dian)熔氧(yang)化(hua)鎂的(de)結晶帶的(de)形成均有不利影響，由(you)于大量塵料(liao)飛損(sun)，使物料(liao)損(sun)耗和能量消耗增高(gao)，也惡化(hua)了車間生產環境。但由(you)于優質(zhi)菱鎂礦石容(rong)易獲得(de)，價格很低廉，所以，仍是我(wo)國電(dian)熔氧(yang)化(hua)鎂用得(de)最多最廣泛的(de)原料(liao)。

(2)配料

①菱鎂礦。菱鎂礦石(shi)中氧(yang)化鎂的(de)含(han)量高低和(he)化學(xue)成分直接影(ying)響到(dao)電熔凝氧(yang)化鎂的(de)質量，同(tong)時在(zai)電熔過程中也直接影(ying)響到(dao)電熔凝氧(yang)化鎂得到(dao)的(de)品級比(bi)例，因(yin)此(ci)，為了保證(zheng)電熔凝氧(yang)化鎂的(de)質量和(he)品級比(bi)例，必(bi)須對各種礦石(shi)進行適當的(de)配(pei)比(bi)后進行熔煉(lian)。

②水(shui)(shui)鎂(mei)石(shi)(shi)(shi)。我國的遼(liao)寧(ning)省水(shui)(shui)鎂(mei)石(shi)(shi)(shi)的礦(kuang)源非常豐富，水(shui)(shui)鎂(mei)石(shi)(shi)(shi)中(zhong)氧(yang)化(hua)鎂(mei)含量高于菱鎂(mei)礦(kuang)石(shi)(shi)(shi)。它也是(shi)一種制造電熔凝氧(yang)化(hua)鎂(mei)的原料，部分(fen)地區水(shui)(shui)鎂(mei)石(shi)(shi)(shi)的化(hua)學成(cheng)分(fen)見表2。

表2水鎂石的化學成分(fen)/%

③輕燒氧化(hua)鎂(mei)(mei)。以輕燒氧化(hua)鎂(mei)(mei)作為電(dian)熔(rong)氧化(hua)鎂(mei)(mei)原(yuan)料，可以使生(sheng)產環(huan)境(jing)得到改(gai)善，可以降(jiang)低運輸費用。由(you)于電(dian)熔(rong)時排(pai)出氣體少，成分也(ye)較均勻，對(dui)提高電(dian)熔(rong)氧化(hua)鎂(mei)(mei)質量有利。

我國有一些(xie)電熔(rong)(rong)凝氧(yang)化(hua)鎂(mei)(mei)以(yi)(yi)輕燒(shao)氧(yang)化(hua)鎂(mei)(mei)制成球料入(ru)爐(lu)電熔(rong)(rong)。輕燒(shao)氧(yang)化(hua)鎂(mei)(mei)的(de)(de)氧(yang)化(hua)鎂(mei)(mei)含量達到(dao)98%，以(yi)(yi)此料能生產出(chu)白色大(da)結晶電熔(rong)(rong)氧(yang)化(hua)鎂(mei)(mei)。但由于成球費用(yong)(yong)(yong)高，影響生產成本。目前(qian)，有的(de)(de)廠家采用(yong)(yong)(yong)反射爐(lu)輕燒(shao)氧(yang)化(hua)鎂(mei)(mei)，以(yi)(yi)一定(ding)的(de)(de)粒度(du)加(jia)入(ru)熔(rong)(rong)爐(lu)電熔(rong)(rong)，電熔(rong)(rong)氧(yang)化(hua)鎂(mei)(mei)的(de)(de)質量比(bi)用(yong)(yong)(yong)菱(ling)鎂(mei)(mei)礦石好，成本又比(bi)用(yong)(yong)(yong)球料作原(yuan)料時便宜，因(yin)而(er)得到(dao)了(le)一定(ding)的(de)(de)推廣。

④燒(shao)結鎂(mei)砂(sha)(sha)。為(wei)了某(mou)些電熔凝氧(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)鎂(mei)的(de)(de)(de)(de)特殊要求，有時必須(xu)在(zai)電熔過程中(zhong)采(cai)用(yong)燒(shao)結鎂(mei)砂(sha)(sha)作(zuo)(zuo)為(wei)電熔原(yuan)料，如采(cai)用(yong)海水鎂(mei)砂(sha)(sha)作(zuo)(zuo)為(wei)電熔原(yuan)料，一般首(shou)先利用(yong)處理海水和石灰乳作(zuo)(zuo)用(yong)生(sheng)產氫氧(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)鎂(mei)，將氫氧(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)鎂(mei)煅燒(shao)成輕(qing)燒(shao)氧(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)鎂(mei)。用(yong)其(qi)他(ta)方法(fa)也可以(yi)制得輕(qing)燒(shao)氧(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)鎂(mei)(詳見工業氧(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)鎂(mei)的(de)(de)(de)(de)制取方法(fa))，采(cai)用(yong)輕(qing)燒(shao)氧(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)鎂(mei)作(zuo)(zuo)為(wei)原(yuan)料生(sheng)產電熔凝氧(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)鎂(mei)。奧絲(si)脫(AusT)和拉(la)特爾(er)(Ruttere)等研究認為(wei)，極少量的(de)(de)(de)(de)雜質氣體(ti)(相(xiang)(xiang))也屬于晶(jing)體(ti)的(de)(de)(de)(de)雜質，可明顯影響(xiang)晶(jing)粒(li)的(de)(de)(de)(de)長大。因為(wei)雜質相(xiang)(xiang)的(de)(de)(de)(de)作(zuo)(zuo)用(yong)在(zai)于增加晶(jing)界(jie)(jie)(jie)運動所需的(de)(de)(de)(de)能量。當晶(jing)界(jie)(jie)(jie)與第(di)(di)二相(xiang)(xiang)相(xiang)(xiang)遇時，晶(jing)體(ti)能量降低，其(qi)降低量與第(di)(di)二相(xiang)(xiang)橫截(jie)面(mian)積成正比，所以(yi)必須(xu)提高晶(jing)界(jie)(jie)(jie)能，晶(jing)界(jie)(jie)(jie)才能離(li)開第(di)(di)二相(xiang)(xiang)繼續運動。并且當晶(jing)界(jie)(jie)(jie)與第(di)(di)二相(xiang)(xiang)相(xiang)(xiang)遇時，與第(di)(di)二相(xiang)(xiang)橫截(jie)面(mian)積相(xiang)(xiang)等的(de)(de)(de)(de)晶(jing)界(jie)(jie)(jie)必須(xu)變形，第(di)(di)二相(xiang)(xiang)數量愈多(duo)，晶(jing)粒(li)長大的(de)(de)(de)(de)極限尺寸愈小。

另一方面為了降低電(dian)熔(rong)凝氧化(hua)鎂(mei)(mei)(mei)的顯(xian)氣孔率，也應(ying)盡量(liang)減少原料氧化(hua)鎂(mei)(mei)(mei)的氣體排出，因此，采用燒結鎂(mei)(mei)(mei)砂電(dian)熔(rong)有其顯(xian)著優點(dian)。

⑤電熔氧(yang)化(hua)鎂(mei)單晶的化(hua)學原料質量(liang)要求：

(3)電弧熔融

這些特性是(shi)同原子(zi)(zi)和分(fen)子(zi)(zi)的(de)量(liang)子(zi)(zi)力(li)學本性如離子(zi)(zi)半徑的(de)尺寸(cun)，離子(zi)(zi)的(de)電(dian)位數值，離子(zi)(zi)的(de)電(dian)子(zi)(zi)外(wai)層結(jie)構等(deng)相關聯。而(er)氧化鎂(mei)的(de)離子(zi)(zi)尺寸(cun)、質量(liang)和電(dian)荷(he)、陽(yang)離子(zi)(zi)和陰離子(zi)(zi)之間的(de)結(jie)合(he)特性和強度(du)、離子(zi)(zi)的(de)極化作(zuo)用、結(jie)晶(jing)構造等(deng)決定它是(shi)一高熔點化合(he)物(wu)。

氧化鎂的熔點(dian)(dian)和結構參數(shu)(shu)：陽離(li)(li)子(zi)半徑0.074mm;陰離(li)(li)子(zi)半徑0.53mm;結構類型NaCl;配位(wei)數(shu)(shu)6;有效(xiao)配位(wei)數(shu)(shu)8.5;密度3.65g/cm3;熔點(dian)(dian)2800℃。

電(dian)熔(rong)(rong)(rong)凝(ning)氧化(hua)鎂(mei)制造的(de)最重要過程(cheng)是由(you)各(ge)種鎂(mei)質原(yuan)料(liao)(liao)，通過各(ge)種形式的(de)加熱(re)方法產生高溫使鎂(mei)質材料(liao)(liao)(MgO)熔(rong)(rong)(rong)化(hua)，變(bian)(bian)成氧化(hua)鎂(mei)熔(rong)(rong)(rong)體(ti)(ti)。要使氧化(hua)鎂(mei)熔(rong)(rong)(rong)融，必須消(xiao)耗大量的(de)熱(re)能(neng)，以克服離子(zi)間(jian)的(de)引(yin)力。通過強大電(dian)弧產生高溫而(er)熔(rong)(rong)(rong)化(hua)氧化(hua)鎂(mei)的(de)方法叫做電(dian)弧熔(rong)(rong)(rong)融法。這(zhe)個融化(hua)過程(cheng)一(yi)般(ban)包括熱(re)的(de)傳導、脫水、脫碳、熔(rong)(rong)(rong)化(hua)、析晶、晶體(ti)(ti)長大等(deng)一(yi)系列物理化(hua)學變(bian)(bian)化(hua)的(de)過程(cheng)。

①脫水(shui)(shui)過(guo)(guo)程。用水(shui)(shui)鎂石(shi)(shi)作原料(liao)有一脫水(shui)(shui)過(guo)(guo)程。水(shui)(shui)鎂石(shi)(shi)的(de)主要成分是氫氧化(hua)鎂Mg(OH)2。其(qi)脫水(shui)(shui)過(guo)(guo)程是：

Mg(OH)2→MgO+H2O

②脫碳(tan)過(guo)(guo)(guo)程(cheng)(cheng)。用(yong)菱(ling)(ling)鎂礦作為原料時有一個脫碳(tan)過(guo)(guo)(guo)程(cheng)(cheng)，脫碳(tan)過(guo)(guo)(guo)程(cheng)(cheng)包括兩(liang)個方(fang)面(mian)。一方(fang)面(mian)是菱(ling)(ling)鎂礦石的(de)熱分解，菱(ling)(ling)鎂礦石的(de)主(zhu)要成分是碳(tan)酸鎂(MgCO3):

MgCO3→MgO+CO2

另一方(fang)面，由(you)于(yu)在(zai)電(dian)熔過程(cheng)中(zhong)(zhong)往(wang)往(wang)在(zai)原料氧化(hua)鎂(mei)中(zhong)(zhong)加入石墨粉末添加物(助劑)，在(zai)電(dian)熔爐(lu)起動過程(cheng)中(zhong)(zhong)需在(zai)三電(dian)極(ji)(石墨電(dian)極(ji))的下端用石墨粉末鋪成三角形或(huo)星(xing)形導線路，在(zai)通電(dian)過程(cheng)中(zhong)(zhong)受熱(re)燒損或(huo)完(wan)全燃燒除去石墨。

C+O2→CO2↑

③熔(rong)化過程(cheng)。熔(rong)化過程(cheng)即氧(yang)化鎂(mei)中鎂(mei)離(li)(li)子和氧(yang)離(li)(li)子在強電(dian)弧產(chan)(chan)生(sheng)的(de)(de)熱(re)能(neng)(neng)作(zuo)用下，克服單晶體(ti)(ti)中的(de)(de)晶格(ge)能(neng)(neng)的(de)(de)束縛(fu)，變(bian)成(cheng)(cheng)能(neng)(neng)自由運(yun)動的(de)(de)過程(cheng)。也就是說，氧(yang)化鎂(mei)加熱(re)到(dao)一定溫(wen)度(熔(rong)點)就會由固體(ti)(ti)變(bian)成(cheng)(cheng)液體(ti)(ti)，叫熔(rong)化。在這一過程(cheng)中需消(xiao)(xiao)耗(hao)(hao)(hao)大(da)量(liang)的(de)(de)電(dian)能(neng)(neng)。據(ju)電(dian)熔(rong)凝(ning)(ning)氧(yang)化鎂(mei)生(sheng)產(chan)(chan)者對用水鎂(mei)石作(zuo)原料生(sheng)產(chan)(chan)電(dian)熔(rong)凝(ning)(ning)氧(yang)化鎂(mei)的(de)(de)熱(re)平衡(heng)的(de)(de)衡(heng)算，熱(re)消(xiao)(xiao)耗(hao)(hao)(hao)的(de)(de)比(bi)例如下：氧(yang)化鎂(mei)晶體(ti)(ti)生(sheng)成(cheng)(cheng)熱(re)消(xiao)(xiao)耗(hao)(hao)(hao)值(zhi)(zhi)34.9%，渣皮消(xiao)(xiao)耗(hao)(hao)(hao)熱(re)值(zhi)(zhi)15.3%，散(san)砂生(sheng)成(cheng)(cheng)熱(re)耗(hao)(hao)(hao)值(zhi)(zhi)3.0%，冷卻水耗(hao)(hao)(hao)熱(re)值(zhi)(zhi)8.4%，冷卻爐殼的(de)(de)水耗(hao)(hao)(hao)熱(re)值(zhi)(zhi)7.9%，爐子表(biao)面散(san)熱(re)值(zhi)(zhi)6.4%，煙氣帶走熱(re)值(zhi)(zhi)28.8%。電(dian)能(neng)(neng)損失值(zhi)(zhi)3.2%，從這些統計數(shu)據(ju)可以看出(chu)，在電(dian)熔(rong)