電弧熔(rong)爐生產電熔(rong)氧化鎂的工藝流程主要(yao)包(bao)(bao)括(kuo)：原料配料、電弧熔(rong)融、破(po)碎(sui)、選(xuan)別、粉碎(sui)、篩別、磁選(xuan)、分類包(bao)(bao)裝等。

(1)原料

我國有豐富的(de)優質菱(ling)鎂(mei)礦(kuang)石(shi)，氧化(hua)鎂(mei)含量(liang)高(gao)，又易于(yu)開采，因此，被廣泛用作電熔氧化(hua)鎂(mei)的(de)原(yuan)料。采用菱(ling)鎂(mei)石(shi)作原(yuan)料，碳酸鎂(mei)分解產生CO2氣體，由于(yu)有大量(liang)氣體從(cong)爐內排(pai)出影響著電熔過(guo)程的(de)進行：

MgCO3→MgO+CO2↑

對(dui)電熔氧化(hua)鎂(mei)的(de)結晶帶的(de)形(xing)成均有不(bu)利影響，由于(yu)大(da)量塵料飛損(sun)，使物料損(sun)耗和能(neng)量消耗增高，也惡化(hua)了(le)車間生產環境。但由于(yu)優質菱(ling)鎂(mei)礦(kuang)石(shi)容易獲得，價格(ge)很低廉，所以，仍(reng)是我國電熔氧化(hua)鎂(mei)用(yong)得最(zui)(zui)多最(zui)(zui)廣泛(fan)的(de)原料。

(2)配料

①菱鎂(mei)(mei)礦。菱鎂(mei)(mei)礦石(shi)中(zhong)氧化(hua)鎂(mei)(mei)的(de)含量(liang)高低和(he)化(hua)學成分直接(jie)(jie)影(ying)響到(dao)電(dian)(dian)熔(rong)凝(ning)(ning)(ning)氧化(hua)鎂(mei)(mei)的(de)質量(liang)，同時在電(dian)(dian)熔(rong)過程中(zhong)也直接(jie)(jie)影(ying)響到(dao)電(dian)(dian)熔(rong)凝(ning)(ning)(ning)氧化(hua)鎂(mei)(mei)得到(dao)的(de)品級比例(li)(li)，因此，為(wei)了保證(zheng)電(dian)(dian)熔(rong)凝(ning)(ning)(ning)氧化(hua)鎂(mei)(mei)的(de)質量(liang)和(he)品級比例(li)(li)，必須對(dui)各種礦石(shi)進行(xing)適當的(de)配比后進行(xing)熔(rong)煉。

②水鎂(mei)(mei)石(shi)(shi)。我國的(de)遼寧省水鎂(mei)(mei)石(shi)(shi)的(de)礦源非常豐富，水鎂(mei)(mei)石(shi)(shi)中(zhong)氧化(hua)鎂(mei)(mei)含量高(gao)于菱鎂(mei)(mei)礦石(shi)(shi)。它也(ye)是一(yi)種(zhong)制造(zao)電熔凝氧化(hua)鎂(mei)(mei)的(de)原料，部分(fen)地區(qu)水鎂(mei)(mei)石(shi)(shi)的(de)化(hua)學成分(fen)見表2。

表2水鎂石(shi)的化學成(cheng)分/%

③輕燒氧(yang)化(hua)鎂。以(yi)(yi)(yi)輕燒氧(yang)化(hua)鎂作(zuo)為電(dian)熔氧(yang)化(hua)鎂原料，可(ke)以(yi)(yi)(yi)使生產環境(jing)得到(dao)改善，可(ke)以(yi)(yi)(yi)降低運輸(shu)費(fei)用。由于電(dian)熔時排出氣體少(shao)，成(cheng)分也較(jiao)均勻，對提高電(dian)熔氧(yang)化(hua)鎂質量有(you)利。

我(wo)國(guo)有一(yi)些電(dian)熔(rong)凝(ning)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)鎂(mei)(mei)以輕燒氧(yang)(yang)化(hua)(hua)鎂(mei)(mei)制成(cheng)球(qiu)料入(ru)爐電(dian)熔(rong)。輕燒氧(yang)(yang)化(hua)(hua)鎂(mei)(mei)的(de)(de)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)鎂(mei)(mei)含量達到98%，以此(ci)料能生產出白色大結晶(jing)電(dian)熔(rong)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)鎂(mei)(mei)。但由于(yu)成(cheng)球(qiu)費用(yong)高(gao)，影響生產成(cheng)本(ben)。目前，有的(de)(de)廠家采用(yong)反射爐輕燒氧(yang)(yang)化(hua)(hua)鎂(mei)(mei)，以一(yi)定的(de)(de)粒度加入(ru)熔(rong)爐電(dian)熔(rong)，電(dian)熔(rong)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)鎂(mei)(mei)的(de)(de)質量比用(yong)菱(ling)鎂(mei)(mei)礦石好，成(cheng)本(ben)又(you)比用(yong)球(qiu)料作(zuo)原料時便宜，因(yin)而得到了一(yi)定的(de)(de)推廣(guang)。

④燒(shao)(shao)(shao)結(jie)鎂(mei)(mei)砂(sha)。為(wei)(wei)(wei)了某(mou)些(xie)電熔(rong)凝氧化鎂(mei)(mei)的(de)(de)特殊要(yao)求，有時必須(xu)在(zai)電熔(rong)過程中采(cai)(cai)用(yong)燒(shao)(shao)(shao)結(jie)鎂(mei)(mei)砂(sha)作(zuo)為(wei)(wei)(wei)電熔(rong)原料，如(ru)采(cai)(cai)用(yong)海(hai)水鎂(mei)(mei)砂(sha)作(zuo)為(wei)(wei)(wei)電熔(rong)原料，一般首先(xian)利用(yong)處理海(hai)水和石灰乳作(zuo)用(yong)生產(chan)氫氧化鎂(mei)(mei)，將氫氧化鎂(mei)(mei)煅(duan)燒(shao)(shao)(shao)成輕燒(shao)(shao)(shao)氧化鎂(mei)(mei)。用(yong)其他(ta)方(fang)法也(ye)可(ke)以制得(de)輕燒(shao)(shao)(shao)氧化鎂(mei)(mei)(詳見工業氧化鎂(mei)(mei)的(de)(de)制取方(fang)法)，采(cai)(cai)用(yong)輕燒(shao)(shao)(shao)氧化鎂(mei)(mei)作(zuo)為(wei)(wei)(wei)原料生產(chan)電熔(rong)凝氧化鎂(mei)(mei)。奧絲脫(tuo)(AusT)和拉特爾(er)(Ruttere)等研究認為(wei)(wei)(wei)，極(ji)少(shao)量(liang)(liang)的(de)(de)雜質(zhi)氣體(相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang))也(ye)屬(shu)于(yu)晶(jing)(jing)(jing)(jing)體的(de)(de)雜質(zhi)，可(ke)明(ming)顯影響晶(jing)(jing)(jing)(jing)粒(li)的(de)(de)長大(da)。因為(wei)(wei)(wei)雜質(zhi)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)的(de)(de)作(zuo)用(yong)在(zai)于(yu)增加晶(jing)(jing)(jing)(jing)界運動(dong)(dong)所需的(de)(de)能量(liang)(liang)。當晶(jing)(jing)(jing)(jing)界與第二相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)遇(yu)時，晶(jing)(jing)(jing)(jing)體能量(liang)(liang)降(jiang)低，其降(jiang)低量(liang)(liang)與第二相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)橫(heng)截(jie)面積成正比，所以必須(xu)提高晶(jing)(jing)(jing)(jing)界能，晶(jing)(jing)(jing)(jing)界才(cai)能離開(kai)第二相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)繼續運動(dong)(dong)。并(bing)且當晶(jing)(jing)(jing)(jing)界與第二相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)遇(yu)時，與第二相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)橫(heng)截(jie)面積相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)等的(de)(de)晶(jing)(jing)(jing)(jing)界必須(xu)變形，第二相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)數量(liang)(liang)愈(yu)多，晶(jing)(jing)(jing)(jing)粒(li)長大(da)的(de)(de)極(ji)限尺寸愈(yu)小(xiao)。

另一方面為了降低(di)電熔凝氧(yang)化(hua)鎂(mei)的(de)顯氣(qi)孔(kong)率，也應盡量減少原料氧(yang)化(hua)鎂(mei)的(de)氣(qi)體排出，因此，采用燒結(jie)鎂(mei)砂電熔有其顯著優點。

⑤電(dian)熔氧化鎂單晶的化學(xue)原(yuan)料質量要求：

(3)電弧熔融

這些特(te)性是同原子(zi)(zi)和(he)(he)分子(zi)(zi)的(de)量子(zi)(zi)力(li)學本性如離子(zi)(zi)半徑的(de)尺寸(cun)(cun)，離子(zi)(zi)的(de)電位數值(zhi)，離子(zi)(zi)的(de)電子(zi)(zi)外層(ceng)結構等相(xiang)關聯。而(er)氧化(hua)鎂的(de)離子(zi)(zi)尺寸(cun)(cun)、質量和(he)(he)電荷、陽離子(zi)(zi)和(he)(he)陰離子(zi)(zi)之(zhi)間的(de)結合特(te)性和(he)(he)強度、離子(zi)(zi)的(de)極化(hua)作用、結晶構造等決(jue)定它是一高熔點化(hua)合物。

氧化(hua)鎂的熔點和結(jie)構參數(shu)：陽(yang)離(li)子半徑(jing)0.074mm;陰離(li)子半徑(jing)0.53mm;結(jie)構類型NaCl;配位數(shu)6;有效配位數(shu)8.5;密度3.65g/cm3;熔點2800℃。

電(dian)(dian)熔(rong)凝氧(yang)化(hua)(hua)(hua)鎂制造的(de)(de)最重要(yao)過程是由各(ge)種鎂質原料，通(tong)過各(ge)種形(xing)式的(de)(de)加熱方(fang)法(fa)產生(sheng)高(gao)(gao)溫(wen)使鎂質材料(MgO)熔(rong)化(hua)(hua)(hua)，變(bian)成氧(yang)化(hua)(hua)(hua)鎂熔(rong)體(ti)。要(yao)使氧(yang)化(hua)(hua)(hua)鎂熔(rong)融(rong)，必(bi)須消耗大(da)(da)(da)量的(de)(de)熱能，以克(ke)服離子間(jian)的(de)(de)引力。通(tong)過強大(da)(da)(da)電(dian)(dian)弧(hu)產生(sheng)高(gao)(gao)溫(wen)而(er)熔(rong)化(hua)(hua)(hua)氧(yang)化(hua)(hua)(hua)鎂的(de)(de)方(fang)法(fa)叫(jiao)做電(dian)(dian)弧(hu)熔(rong)融(rong)法(fa)。這個融(rong)化(hua)(hua)(hua)過程一(yi)般包括熱的(de)(de)傳導、脫水(shui)、脫碳、熔(rong)化(hua)(hua)(hua)、析晶、晶體(ti)長大(da)(da)(da)等一(yi)系列(lie)物理化(hua)(hua)(hua)學變(bian)化(hua)(hua)(hua)的(de)(de)過程。

①脫(tuo)水(shui)過(guo)程(cheng)。用水(shui)鎂(mei)石(shi)作原料有(you)一脫(tuo)水(shui)過(guo)程(cheng)。水(shui)鎂(mei)石(shi)的主要成分是氫氧化鎂(mei)Mg(OH)2。其脫(tuo)水(shui)過(guo)程(cheng)是：

Mg(OH)2→MgO+H2O

②脫碳過程。用菱(ling)鎂(mei)礦作為(wei)原料時有一個脫碳過程，脫碳過程包括兩個方面(mian)。一方面(mian)是(shi)菱(ling)鎂(mei)礦石的(de)熱(re)分(fen)解(jie)，菱(ling)鎂(mei)礦石的(de)主要(yao)成(cheng)分(fen)是(shi)碳酸鎂(mei)(MgCO3):

MgCO3→MgO+CO2

另一方面，由于在電(dian)熔過程中往往在原料(liao)氧(yang)化鎂中加入石墨(mo)(mo)粉末添加物(助劑(ji))，在電(dian)熔爐(lu)起動過程中需在三電(dian)極(石墨(mo)(mo)電(dian)極)的下(xia)端用石墨(mo)(mo)粉末鋪成三角形(xing)或星形(xing)導線(xian)路，在通電(dian)過程中受熱燒損或完全燃燒除去石墨(mo)(mo)。

C+O2→CO2↑

③熔化(hua)(hua)過(guo)程。熔化(hua)(hua)過(guo)程即氧(yang)(yang)化(hua)(hua)鎂中(zhong)(zhong)鎂離子(zi)(zi)和氧(yang)(yang)離子(zi)(zi)在強電(dian)(dian)弧產(chan)生的(de)熱(re)(re)(re)(re)能作用下(xia)，克服(fu)單晶體(ti)中(zhong)(zhong)的(de)晶格能的(de)束(shu)縛，變(bian)(bian)成能自由(you)運動的(de)過(guo)程。也就是說，氧(yang)(yang)化(hua)(hua)鎂加熱(re)(re)(re)(re)到(dao)一(yi)定(ding)溫(wen)度(du)(熔點)就會由(you)固體(ti)變(bian)(bian)成液(ye)體(ti)，叫熔化(hua)(hua)。在這(zhe)(zhe)一(yi)過(guo)程中(zhong)(zhong)需(xu)消耗(hao)(hao)(hao)大量的(de)電(dian)(dian)能。據(ju)(ju)電(dian)(dian)熔凝(ning)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)鎂生產(chan)者對用水鎂石作原料生產(chan)電(dian)(dian)熔凝(ning)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)鎂的(de)熱(re)(re)(re)(re)平衡的(de)衡算，熱(re)(re)(re)(re)消耗(hao)(hao)(hao)的(de)比(bi)例如下(xia)：氧(yang)(yang)化(hua)(hua)鎂晶體(ti)生成熱(re)(re)(re)(re)消耗(hao)(hao)(hao)值(zhi)34.9%，渣皮(pi)消耗(hao)(hao)(hao)熱(re)(re)(re)(re)值(zhi)15.3%，散(san)砂生成熱(re)(re)(re)(re)耗(hao)(hao)(hao)值(zhi)3.0%，冷卻水耗(hao)(hao)(hao)熱(re)(re)(re)(re)值(zhi)8.4%，冷卻爐(lu)殼的(de)水耗(hao)(hao)(hao)熱(re)(re)(re)(re)值(zhi)7.9%，爐(lu)子(zi)(zi)表面散(san)熱(re)(re)(re)(re)值(zhi)6.4%，煙(yan)氣帶走熱(re)(re)(re)(re)值(zhi)28.8%。電(dian)(dian)能損失值(zhi)3.2%，從這(zhe)(zhe)些(xie)統計(ji)數(shu)據(ju)(ju)可以看(kan)出，在電(dian)(dian)熔