電(dian)弧(hu)熔爐生產電(dian)熔氧化鎂的工藝(yi)流程主要包(bao)括(kuo)：原料(liao)配料(liao)、電(dian)弧(hu)熔融、破碎、選別、粉碎、篩別、磁選、分(fen)類(lei)包(bao)裝等。

(1)原料

我國有(you)豐富的(de)優質菱鎂礦(kuang)石，氧化鎂含量高，又易于開(kai)采，因此(ci)，被廣泛用(yong)(yong)作電熔(rong)氧化鎂的(de)原料。采用(yong)(yong)菱鎂石作原料，碳酸鎂分解產生CO2氣(qi)體(ti)，由于有(you)大量氣(qi)體(ti)從爐內排出影響著電熔(rong)過(guo)程(cheng)的(de)進行：

MgCO3→MgO+CO2↑

對電(dian)熔氧化鎂(mei)的結晶帶的形成均(jun)有不利影(ying)響(xiang)，由(you)于大量(liang)塵料飛損(sun)，使(shi)物(wu)料損(sun)耗和能量(liang)消耗增高，也惡化了車間生產環境。但由(you)于優質菱鎂(mei)礦石容易獲得，價格很低廉，所以，仍(reng)是我國電(dian)熔氧化鎂(mei)用得最多最廣泛(fan)的原料。

(2)配料

①菱鎂(mei)礦(kuang)。菱鎂(mei)礦(kuang)石(shi)中氧(yang)化鎂(mei)的(de)含量(liang)高低和化學成分直接影響到電(dian)熔(rong)凝氧(yang)化鎂(mei)的(de)質量(liang)，同時(shi)在電(dian)熔(rong)過程(cheng)中也直接影響到電(dian)熔(rong)凝氧(yang)化鎂(mei)得(de)到的(de)品級(ji)比例，因此(ci)，為了保證電(dian)熔(rong)凝氧(yang)化鎂(mei)的(de)質量(liang)和品級(ji)比例，必須(xu)對各種礦(kuang)石(shi)進(jin)行適(shi)當的(de)配(pei)比后(hou)進(jin)行熔(rong)煉。

②水(shui)鎂(mei)(mei)石(shi)。我(wo)國的遼寧省水(shui)鎂(mei)(mei)石(shi)的礦源非常豐富，水(shui)鎂(mei)(mei)石(shi)中氧(yang)化鎂(mei)(mei)含量(liang)高(gao)于菱(ling)鎂(mei)(mei)礦石(shi)。它也是(shi)一(yi)種制造電熔(rong)凝氧(yang)化鎂(mei)(mei)的原(yuan)料，部分地區水(shui)鎂(mei)(mei)石(shi)的化學成分見表2。

表2水鎂石的化(hua)學(xue)成分/%

③輕燒(shao)氧(yang)化(hua)鎂。以輕燒(shao)氧(yang)化(hua)鎂作為電熔氧(yang)化(hua)鎂原料，可(ke)以使生產環境得到改(gai)善(shan)，可(ke)以降(jiang)低運輸費(fei)用。由于電熔時排出氣體(ti)少，成(cheng)分也較均勻，對提高(gao)電熔氧(yang)化(hua)鎂質量有利。

我國(guo)有一些電(dian)熔(rong)凝氧化鎂(mei)(mei)以(yi)輕燒氧化鎂(mei)(mei)制(zhi)成(cheng)球(qiu)(qiu)料(liao)(liao)(liao)入(ru)爐電(dian)熔(rong)。輕燒氧化鎂(mei)(mei)的(de)氧化鎂(mei)(mei)含量達(da)到98%，以(yi)此料(liao)(liao)(liao)能生產(chan)(chan)出(chu)白色大(da)結晶電(dian)熔(rong)氧化鎂(mei)(mei)。但由于成(cheng)球(qiu)(qiu)費用(yong)(yong)高，影響生產(chan)(chan)成(cheng)本。目前，有的(de)廠(chang)家采用(yong)(yong)反射爐輕燒氧化鎂(mei)(mei)，以(yi)一定(ding)的(de)粒度加入(ru)熔(rong)爐電(dian)熔(rong)，電(dian)熔(rong)氧化鎂(mei)(mei)的(de)質量比用(yong)(yong)菱鎂(mei)(mei)礦石好，成(cheng)本又(you)比用(yong)(yong)球(qiu)(qiu)料(liao)(liao)(liao)作原料(liao)(liao)(liao)時便宜，因而得到了一定(ding)的(de)推(tui)廣。

④燒(shao)(shao)(shao)結鎂砂(sha)。為了某(mou)些(xie)電(dian)(dian)(dian)(dian)熔凝(ning)氧(yang)(yang)化(hua)鎂的(de)(de)特(te)殊要求，有(you)時(shi)必(bi)須(xu)在電(dian)(dian)(dian)(dian)熔過程中采(cai)用(yong)(yong)燒(shao)(shao)(shao)結鎂砂(sha)作為電(dian)(dian)(dian)(dian)熔原料(liao)，如采(cai)用(yong)(yong)海(hai)(hai)水(shui)鎂砂(sha)作為電(dian)(dian)(dian)(dian)熔原料(liao)，一(yi)般(ban)首先(xian)利用(yong)(yong)處理海(hai)(hai)水(shui)和(he)石(shi)灰乳(ru)作用(yong)(yong)生產氫氧(yang)(yang)化(hua)鎂，將(jiang)氫氧(yang)(yang)化(hua)鎂煅燒(shao)(shao)(shao)成(cheng)輕(qing)燒(shao)(shao)(shao)氧(yang)(yang)化(hua)鎂。用(yong)(yong)其(qi)他方法也可以制得輕(qing)燒(shao)(shao)(shao)氧(yang)(yang)化(hua)鎂(詳見工(gong)業氧(yang)(yang)化(hua)鎂的(de)(de)制取方法)，采(cai)用(yong)(yong)輕(qing)燒(shao)(shao)(shao)氧(yang)(yang)化(hua)鎂作為原料(liao)生產電(dian)(dian)(dian)(dian)熔凝(ning)氧(yang)(yang)化(hua)鎂。奧絲(si)脫(AusT)和(he)拉特(te)爾(Ruttere)等研(yan)究認為，極(ji)少量(liang)的(de)(de)雜(za)(za)質(zhi)氣體(ti)(ti)(相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang))也屬于晶(jing)體(ti)(ti)的(de)(de)雜(za)(za)質(zhi)，可明(ming)顯(xian)影(ying)響晶(jing)粒的(de)(de)長(chang)大(da)。因(yin)為雜(za)(za)質(zhi)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)的(de)(de)作用(yong)(yong)在于增(zeng)加(jia)晶(jing)界運動所需(xu)的(de)(de)能量(liang)。當晶(jing)界與第(di)(di)(di)二(er)(er)(er)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)遇(yu)時(shi)，晶(jing)體(ti)(ti)能量(liang)降低，其(qi)降低量(liang)與第(di)(di)(di)二(er)(er)(er)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)橫截(jie)面積成(cheng)正(zheng)比，所以必(bi)須(xu)提高晶(jing)界能，晶(jing)界才能離開第(di)(di)(di)二(er)(er)(er)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)繼續(xu)運動。并且當晶(jing)界與第(di)(di)(di)二(er)(er)(er)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)遇(yu)時(shi)，與第(di)(di)(di)二(er)(er)(er)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)橫截(jie)面積相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)等的(de)(de)晶(jing)界必(bi)須(xu)變(bian)形(xing)，第(di)(di)(di)二(er)(er)(er)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)數(shu)量(liang)愈多，晶(jing)粒長(chang)大(da)的(de)(de)極(ji)限尺(chi)寸愈小(xiao)。

另一方面為了(le)降低電熔凝氧化鎂(mei)(mei)的顯氣(qi)孔率，也(ye)應(ying)盡量減少(shao)原(yuan)料氧化鎂(mei)(mei)的氣(qi)體(ti)排(pai)出，因此(ci)，采用燒結鎂(mei)(mei)砂電熔有其顯著優點。

⑤電熔氧化鎂單晶的化學原料(liao)質量要求(qiu)：

(3)電弧熔融

這(zhe)些(xie)特(te)性是(shi)同原子和分子的(de)量子力學本性如離子半徑的(de)尺寸，離子的(de)電(dian)(dian)位數(shu)值，離子的(de)電(dian)(dian)子外層結(jie)構等(deng)相關聯。而氧(yang)化(hua)鎂的(de)離子尺寸、質量和電(dian)(dian)荷(he)、陽(yang)離子和陰離子之間的(de)結(jie)合(he)(he)特(te)性和強度、離子的(de)極化(hua)作用、結(jie)晶構造等(deng)決定它是(shi)一高熔點化(hua)合(he)(he)物。

氧化鎂的熔(rong)點(dian)和結構(gou)參數(shu)：陽(yang)離子(zi)半(ban)徑(jing)0.074mm;陰離子(zi)半(ban)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(rong)點(dian)2800℃。

電(dian)熔(rong)凝氧(yang)化(hua)(hua)(hua)鎂(mei)(mei)制造的(de)(de)(de)最重(zhong)要(yao)過(guo)程(cheng)是由各(ge)種鎂(mei)(mei)質原料，通過(guo)各(ge)種形式的(de)(de)(de)加熱(re)方法產(chan)生高溫(wen)使(shi)鎂(mei)(mei)質材(cai)料(MgO)熔(rong)化(hua)(hua)(hua)，變成氧(yang)化(hua)(hua)(hua)鎂(mei)(mei)熔(rong)體(ti)。要(yao)使(shi)氧(yang)化(hua)(hua)(hua)鎂(mei)(mei)熔(rong)融，必須消耗大(da)量(liang)的(de)(de)(de)熱(re)能，以克(ke)服離子間的(de)(de)(de)引力。通過(guo)強大(da)電(dian)弧產(chan)生高溫(wen)而熔(rong)化(hua)(hua)(hua)氧(yang)化(hua)(hua)(hua)鎂(mei)(mei)的(de)(de)(de)方法叫(jiao)做電(dian)弧熔(rong)融法。這個融化(hua)(hua)(hua)過(guo)程(cheng)一般包括熱(re)的(de)(de)(de)傳導(dao)、脫水、脫碳、熔(rong)化(hua)(hua)(hua)、析(xi)晶(jing)、晶(jing)體(ti)長大(da)等一系列物(wu)理化(hua)(hua)(hua)學變化(hua)(hua)(hua)的(de)(de)(de)過(guo)程(cheng)。

①脫水(shui)過(guo)程(cheng)。用(yong)水(shui)鎂(mei)石作原料有(you)一(yi)脫水(shui)過(guo)程(cheng)。水(shui)鎂(mei)石的主要(yao)成分是(shi)氫氧化鎂(mei)Mg(OH)2。其脫水(shui)過(guo)程(cheng)是(shi)：

Mg(OH)2→MgO+H2O

②脫碳(tan)過(guo)程(cheng)。用(yong)菱(ling)鎂(mei)(mei)(mei)礦作為(wei)原料時有(you)一個脫碳(tan)過(guo)程(cheng)，脫碳(tan)過(guo)程(cheng)包括兩個方面(mian)。一方面(mian)是(shi)菱(ling)鎂(mei)(mei)(mei)礦石(shi)(shi)的熱分解(jie)，菱(ling)鎂(mei)(mei)(mei)礦石(shi)(shi)的主要成分是(shi)碳(tan)酸鎂(mei)(mei)(mei)(MgCO3):

MgCO3→MgO+CO2

另一方面，由于在電(dian)(dian)熔過程中(zhong)往往在原料氧(yang)化鎂中(zhong)加(jia)入石(shi)墨粉(fen)末添加(jia)物(助劑(ji))，在電(dian)(dian)熔爐起動過程中(zhong)需(xu)在三電(dian)(dian)極(石(shi)墨電(dian)(dian)極)的下(xia)端用石(shi)墨粉(fen)末鋪成(cheng)三角(jiao)形(xing)(xing)或(huo)星形(xing)(xing)導(dao)線路，在通電(dian)(dian)過程中(zhong)受(shou)熱燒損或(huo)完全(quan)燃燒除去石(shi)墨。

C+O2→CO2↑

③熔(rong)(rong)(rong)化(hua)(hua)(hua)過(guo)程(cheng)(cheng)。熔(rong)(rong)(rong)化(hua)(hua)(hua)過(guo)程(cheng)(cheng)即氧(yang)化(hua)(hua)(hua)鎂(mei)(mei)中(zhong)鎂(mei)(mei)離(li)子和氧(yang)離(li)子在(zai)強電(dian)弧(hu)產生(sheng)的(de)(de)熱能(neng)作(zuo)(zuo)用下(xia)，克(ke)服(fu)單晶體中(zhong)的(de)(de)晶格能(neng)的(de)(de)束(shu)縛，變成(cheng)(cheng)能(neng)自由運動(dong)的(de)(de)過(guo)程(cheng)(cheng)。也(ye)就是說，氧(yang)化(hua)(hua)(hua)鎂(mei)(mei)加熱到一定溫(wen)度(熔(rong)(rong)(rong)點)就會由固(gu)體變成(cheng)(cheng)液體，叫熔(rong)(rong)(rong)化(hua)(hua)(hua)。在(zai)這一過(guo)程(cheng)(cheng)中(zhong)需消(xiao)耗大(da)量的(de)(de)電(dian)能(neng)。據(ju)電(dian)熔(rong)(rong)(rong)凝(ning)氧(yang)化(hua)(hua)(hua)鎂(mei)(mei)生(sheng)產者(zhe)對用水(shui)鎂(mei)(mei)石作(zuo)(zuo)原料生(sheng)產電(dian)熔(rong)(rong)(rong)凝(ning)氧(yang)化(hua)(hua)(hua)鎂(mei)(mei)的(de)(de)熱平衡(heng)的(de)(de)衡(heng)算，熱消(xiao)耗的(de)(de)比例(li)如下(xia)：氧(yang)化(hua)(hua)(hua)鎂(mei)(mei)晶體生(sheng)成(cheng)(cheng)熱消(xiao)耗值(zhi)(zhi)34.9%，渣(zha)皮消(xiao)耗熱值(zhi)(zhi)15.3%，散砂生(sheng)成(cheng)(cheng)熱耗值(zhi)(zhi)3.0%，冷卻(que)水(shui)耗熱值(zhi)(zhi)8.4%，冷卻(que)爐殼的(de)(de)水(shui)耗熱值(zhi)(zhi)7.9%，爐子表面散熱值(zhi)(zhi)6.4%，煙(yan)氣(qi)帶走熱值(zhi)(zhi)28.8%。電(dian)能(neng)損失值(zhi)(zhi)3.2%，從這些(xie)統計數據(ju)可以看出，在(zai)電(dian)熔(rong)(rong)(rong)