電弧熔爐生產電熔氧化鎂的(de)工藝(yi)流(liu)程主要包(bao)(bao)括(kuo)：原料(liao)配料(liao)、電弧熔融、破(po)碎(sui)(sui)、選別、粉碎(sui)(sui)、篩別、磁選、分類包(bao)(bao)裝等。

(1)原料

我國有豐(feng)富的(de)優質菱鎂(mei)礦石，氧(yang)化鎂(mei)含量高，又(you)易于開(kai)采(cai)，因此(ci)，被廣泛用(yong)作電熔氧(yang)化鎂(mei)的(de)原(yuan)料。采(cai)用(yong)菱鎂(mei)石作原(yuan)料，碳(tan)酸鎂(mei)分(fen)解產生CO2氣體(ti)，由于有大量氣體(ti)從爐(lu)內(nei)排出(chu)影(ying)響(xiang)著電熔過程(cheng)的(de)進行：

MgCO3→MgO+CO2↑

對電熔氧(yang)化(hua)(hua)鎂(mei)的結晶帶(dai)的形成均有不(bu)利影響(xiang)，由于大量(liang)塵料(liao)飛損，使物料(liao)損耗和(he)能(neng)量(liang)消耗增高，也惡(e)化(hua)(hua)了車間生產環(huan)境。但由于優(you)質菱(ling)鎂(mei)礦石容(rong)易獲得(de)，價(jia)格很低(di)廉，所以(yi)，仍是我(wo)國電熔氧(yang)化(hua)(hua)鎂(mei)用(yong)得(de)最多最廣泛的原料(liao)。

(2)配料

①菱(ling)鎂(mei)(mei)礦(kuang)。菱(ling)鎂(mei)(mei)礦(kuang)石中氧(yang)(yang)化(hua)鎂(mei)(mei)的含量高低和化(hua)學成分直(zhi)接影響到(dao)電(dian)熔凝(ning)(ning)氧(yang)(yang)化(hua)鎂(mei)(mei)的質量，同(tong)時在(zai)電(dian)熔過(guo)程中也直(zhi)接影響到(dao)電(dian)熔凝(ning)(ning)氧(yang)(yang)化(hua)鎂(mei)(mei)得(de)到(dao)的品級比例，因此，為了保證電(dian)熔凝(ning)(ning)氧(yang)(yang)化(hua)鎂(mei)(mei)的質量和品級比例，必須對各種(zhong)礦(kuang)石進行適當的配(pei)比后進行熔煉。

②水鎂(mei)(mei)石。我(wo)國(guo)的(de)遼(liao)寧省水鎂(mei)(mei)石的(de)礦源(yuan)非常豐富，水鎂(mei)(mei)石中氧(yang)化鎂(mei)(mei)含量高(gao)于菱鎂(mei)(mei)礦石。它也是一種制造電熔凝氧(yang)化鎂(mei)(mei)的(de)原(yuan)料，部(bu)分(fen)地區水鎂(mei)(mei)石的(de)化學成(cheng)分(fen)見表2。

表2水鎂石的化學成分/%

③輕(qing)燒(shao)氧(yang)化鎂。以輕(qing)燒(shao)氧(yang)化鎂作為電(dian)熔氧(yang)化鎂原料，可以使(shi)生產環境得到改(gai)善，可以降低運輸費用。由(you)于電(dian)熔時排出氣體少，成(cheng)分也較均勻，對提高電(dian)熔氧(yang)化鎂質量有(you)利(li)。

我國有(you)(you)一(yi)些(xie)電(dian)熔(rong)凝氧(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)鎂(mei)(mei)以(yi)輕燒氧(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)鎂(mei)(mei)制成(cheng)球(qiu)料入爐電(dian)熔(rong)。輕燒氧(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)鎂(mei)(mei)的(de)氧(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)鎂(mei)(mei)含量(liang)達到98%，以(yi)此料能生產出(chu)白色(se)大結(jie)晶電(dian)熔(rong)氧(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)鎂(mei)(mei)。但(dan)由于成(cheng)球(qiu)費用高(gao)，影響生產成(cheng)本(ben)。目(mu)前，有(you)(you)的(de)廠家采用反射爐輕燒氧(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)鎂(mei)(mei)，以(yi)一(yi)定(ding)的(de)粒度加入熔(rong)爐電(dian)熔(rong)，電(dian)熔(rong)氧(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)鎂(mei)(mei)的(de)質(zhi)量(liang)比(bi)用菱鎂(mei)(mei)礦石(shi)好，成(cheng)本(ben)又比(bi)用球(qiu)料作原(yuan)料時(shi)便宜，因而得(de)到了一(yi)定(ding)的(de)推廣。

④燒(shao)(shao)(shao)結鎂(mei)(mei)砂。為了某些電熔(rong)(rong)凝(ning)(ning)氧(yang)化(hua)鎂(mei)(mei)的(de)特殊要(yao)求，有時必須在電熔(rong)(rong)過程中采(cai)(cai)用燒(shao)(shao)(shao)結鎂(mei)(mei)砂作(zuo)為電熔(rong)(rong)原料，如采(cai)(cai)用海水鎂(mei)(mei)砂作(zuo)為電熔(rong)(rong)原料，一般(ban)首先(xian)利用處理海水和石(shi)灰乳作(zuo)用生產(chan)氫(qing)氧(yang)化(hua)鎂(mei)(mei)，將氫(qing)氧(yang)化(hua)鎂(mei)(mei)煅燒(shao)(shao)(shao)成輕燒(shao)(shao)(shao)氧(yang)化(hua)鎂(mei)(mei)。用其(qi)他方法也可以(yi)制(zhi)得(de)輕燒(shao)(shao)(shao)氧(yang)化(hua)鎂(mei)(mei)(詳(xiang)見工(gong)業氧(yang)化(hua)鎂(mei)(mei)的(de)制(zhi)取方法)，采(cai)(cai)用輕燒(shao)(shao)(shao)氧(yang)化(hua)鎂(mei)(mei)作(zuo)為原料生產(chan)電熔(rong)(rong)凝(ning)(ning)氧(yang)化(hua)鎂(mei)(mei)。奧絲(si)脫(AusT)和拉(la)特爾(Ruttere)等研究認為，極(ji)少(shao)量的(de)雜(za)質(zhi)氣體(相(xiang)(xiang))也屬于晶(jing)(jing)體的(de)雜(za)質(zhi)，可明顯影響晶(jing)(jing)粒的(de)長大(da)。因為雜(za)質(zhi)相(xiang)(xiang)的(de)作(zuo)用在于增加晶(jing)(jing)界(jie)運動(dong)所需的(de)能(neng)量。當(dang)晶(jing)(jing)界(jie)與(yu)第(di)(di)二(er)相(xiang)(xiang)相(xiang)(xiang)遇時，晶(jing)(jing)體能(neng)量降低，其(qi)降低量與(yu)第(di)(di)二(er)相(xiang)(xiang)橫(heng)截面(mian)積成正(zheng)比，所以(yi)必須提高晶(jing)(jing)界(jie)能(neng)，晶(jing)(jing)界(jie)才(cai)能(neng)離開(kai)第(di)(di)二(er)相(xiang)(xiang)繼續運動(dong)。并且當(dang)晶(jing)(jing)界(jie)與(yu)第(di)(di)二(er)相(xiang)(xiang)相(xiang)(xiang)遇時，與(yu)第(di)(di)二(er)相(xiang)(xiang)橫(heng)截面(mian)積相(xiang)(xiang)等的(de)晶(jing)(jing)界(jie)必須變形，第(di)(di)二(er)相(xiang)(xiang)數量愈多，晶(jing)(jing)粒長大(da)的(de)極(ji)限尺寸愈小(xiao)。

另一方面(mian)為了降(jiang)低電熔凝(ning)氧(yang)化鎂(mei)的(de)顯氣(qi)(qi)孔率，也應盡量(liang)減少原(yuan)料氧(yang)化鎂(mei)的(de)氣(qi)(qi)體排出(chu)，因此，采用燒結鎂(mei)砂電熔有其顯著優點。

⑤電(dian)熔氧化(hua)鎂單晶(jing)的化(hua)學原料(liao)質量(liang)要求(qiu)：

(3)電弧熔融

這些特性是同原子(zi)(zi)和(he)(he)分子(zi)(zi)的(de)(de)(de)(de)量子(zi)(zi)力學本性如離(li)(li)(li)子(zi)(zi)半(ban)徑的(de)(de)(de)(de)尺寸，離(li)(li)(li)子(zi)(zi)的(de)(de)(de)(de)電位數值，離(li)(li)(li)子(zi)(zi)的(de)(de)(de)(de)電子(zi)(zi)外層(ceng)結(jie)構(gou)等相關聯(lian)。而(er)氧化鎂的(de)(de)(de)(de)離(li)(li)(li)子(zi)(zi)尺寸、質量和(he)(he)電荷、陽離(li)(li)(li)子(zi)(zi)和(he)(he)陰離(li)(li)(li)子(zi)(zi)之(zhi)間(jian)的(de)(de)(de)(de)結(jie)合特性和(he)(he)強(qiang)度、離(li)(li)(li)子(zi)(zi)的(de)(de)(de)(de)極化作用、結(jie)晶(jing)構(gou)造等決定(ding)它是一(yi)高熔點化合物。

氧化鎂的熔點和結(jie)構參數：陽離子半徑(jing)0.074mm;陰離子半徑(jing)0.53mm;結(jie)構類(lei)型NaCl;配位(wei)數6;有(you)效配位(wei)數8.5;密度3.65g/cm3;熔點2800℃。

電(dian)熔(rong)凝氧(yang)化(hua)(hua)鎂(mei)制造的(de)(de)最重要過程是由各種鎂(mei)質原料，通過各種形式的(de)(de)加熱方(fang)(fang)法(fa)產生高(gao)溫使鎂(mei)質材(cai)料(MgO)熔(rong)化(hua)(hua)，變(bian)成氧(yang)化(hua)(hua)鎂(mei)熔(rong)體(ti)。要使氧(yang)化(hua)(hua)鎂(mei)熔(rong)融(rong)(rong)，必須消耗大量的(de)(de)熱能(neng)，以克服離子間的(de)(de)引力。通過強大電(dian)弧產生高(gao)溫而(er)熔(rong)化(hua)(hua)氧(yang)化(hua)(hua)鎂(mei)的(de)(de)方(fang)(fang)法(fa)叫做電(dian)弧熔(rong)融(rong)(rong)法(fa)。這個融(rong)(rong)化(hua)(hua)過程一般包括熱的(de)(de)傳導(dao)、脫水、脫碳(tan)、熔(rong)化(hua)(hua)、析晶(jing)、晶(jing)體(ti)長大等一系列物理化(hua)(hua)學變(bian)化(hua)(hua)的(de)(de)過程。

①脫水(shui)過(guo)程。用水(shui)鎂(mei)石作原料有(you)一脫水(shui)過(guo)程。水(shui)鎂(mei)石的主要(yao)成分是氫氧化(hua)鎂(mei)Mg(OH)2。其脫水(shui)過(guo)程是：

Mg(OH)2→MgO+H2O

②脫碳(tan)過(guo)程(cheng)。用(yong)菱鎂(mei)礦作為原(yuan)料時有一個(ge)脫碳(tan)過(guo)程(cheng)，脫碳(tan)過(guo)程(cheng)包括兩個(ge)方(fang)面。一方(fang)面是菱鎂(mei)礦石的熱分解，菱鎂(mei)礦石的主要成分是碳(tan)酸鎂(mei)(MgCO3):

MgCO3→MgO+CO2

另一方(fang)面，由于在電(dian)熔(rong)過程(cheng)中往(wang)往(wang)在原料氧(yang)化鎂中加入石墨(mo)粉末添加物(助劑)，在電(dian)熔(rong)爐起(qi)動(dong)過程(cheng)中需(xu)在三(san)電(dian)極(石墨(mo)電(dian)極)的(de)下端用(yong)石墨(mo)粉末鋪成三(san)角形或星形導線路，在通電(dian)過程(cheng)中受熱燒損或完全(quan)燃(ran)燒除(chu)去石墨(mo)。

C+O2→CO2↑

③熔(rong)(rong)化(hua)(hua)(hua)過程(cheng)。熔(rong)(rong)化(hua)(hua)(hua)過程(cheng)即氧(yang)化(hua)(hua)(hua)鎂(mei)(mei)(mei)(mei)中(zhong)鎂(mei)(mei)(mei)(mei)離子(zi)和氧(yang)離子(zi)在強電弧產(chan)生的(de)(de)(de)熱(re)(re)(re)能(neng)作(zuo)用(yong)下，克服(fu)單晶體(ti)(ti)(ti)中(zhong)的(de)(de)(de)晶格能(neng)的(de)(de)(de)束縛，變成能(neng)自由運動(dong)的(de)(de)(de)過程(cheng)。也就(jiu)是說，氧(yang)化(hua)(hua)(hua)鎂(mei)(mei)(mei)(mei)加熱(re)(re)(re)到(dao)一定溫度(熔(rong)(rong)點)就(jiu)會由固(gu)體(ti)(ti)(ti)變成液(ye)體(ti)(ti)(ti)，叫(jiao)熔(rong)(rong)化(hua)(hua)(hua)。在這一過程(cheng)中(zhong)需消(xiao)耗(hao)大量的(de)(de)(de)電能(neng)。據(ju)(ju)電熔(rong)(rong)凝氧(yang)化(hua)(hua)(hua)鎂(mei)(mei)(mei)(mei)生產(chan)者對用(yong)水(shui)鎂(mei)(mei)(mei)(mei)石作(zuo)原料生產(chan)電熔(rong)(rong)凝氧(yang)化(hua)(hua)(hua)鎂(mei)(mei)(mei)(mei)的(de)(de)(de)熱(re)(re)(re)平(ping)衡的(de)(de)(de)衡算，熱(re)(re)(re)消(xiao)耗(hao)的(de)(de)(de)比例如下：氧(yang)化(hua)(hua)(hua)鎂(mei)(mei)(mei)(mei)晶體(ti)(ti)(ti)生成熱(re)(re)(re)消(xiao)耗(hao)值(zhi)34.9%，渣皮消(xiao)耗(hao)熱(re)(re)(re)值(zhi)15.3%，散砂生成熱(re)(re)(re)耗(hao)值(zhi)3.0%，冷卻水(shui)耗(hao)熱(re)(re)(re)值(zhi)8.4%，冷卻爐(lu)殼(ke)的(de)(de)(de)水(shui)耗(hao)熱(re)(re)(re)值(zhi)7.9%，爐(lu)子(zi)表面散熱(re)(re)(re)值(zhi)6.4%，煙氣帶走熱(re)(re)(re)值(zhi)28.8%。電能(neng)損失(shi)值(zhi)3.2%，從(cong)這些統計(ji)數據(ju)(ju)可(ke)以看出(chu)，在電熔(rong)(rong)