電弧熔爐(lu)生產電熔氧化鎂(mei)的工藝(yi)流(liu)程主要包括：原(yuan)料配料、電弧熔融、破碎、選(xuan)別(bie)、粉(fen)碎、篩別(bie)、磁(ci)選(xuan)、分類(lei)包裝(zhuang)等。

(1)原料

我國有豐富的(de)優質菱鎂(mei)礦石，氧(yang)化鎂(mei)含量(liang)高，又易于開采(cai)，因此(ci)，被廣(guang)泛用作電熔(rong)氧(yang)化鎂(mei)的(de)原料(liao)。采(cai)用菱鎂(mei)石作原料(liao)，碳(tan)酸(suan)鎂(mei)分解產生(sheng)CO2氣體(ti)，由(you)于有大量(liang)氣體(ti)從爐(lu)內排出影響著電熔(rong)過程的(de)進行(xing)：

MgCO3→MgO+CO2↑

對電熔(rong)氧化鎂(mei)(mei)(mei)的(de)結晶帶的(de)形(xing)成均有不利(li)影(ying)響(xiang)，由于大量塵料飛損(sun)，使物料損(sun)耗(hao)和能(neng)量消耗(hao)增高，也(ye)惡化了車(che)間生產環(huan)境(jing)。但由于優質(zhi)菱鎂(mei)(mei)(mei)礦(kuang)石容易獲得(de)(de)，價格(ge)很低(di)廉(lian)，所以，仍是我國電熔(rong)氧化鎂(mei)(mei)(mei)用(yong)得(de)(de)最多(duo)最廣泛的(de)原(yuan)料。

(2)配料

①菱鎂(mei)礦。菱鎂(mei)礦石中氧化鎂(mei)的(de)含量(liang)(liang)高低和(he)化學成分直接影(ying)響到(dao)電(dian)熔凝氧化鎂(mei)的(de)質量(liang)(liang)，同(tong)時(shi)在電(dian)熔過程中也直接影(ying)響到(dao)電(dian)熔凝氧化鎂(mei)得到(dao)的(de)品級比(bi)(bi)例，因此，為了保證(zheng)電(dian)熔凝氧化鎂(mei)的(de)質量(liang)(liang)和(he)品級比(bi)(bi)例，必須(xu)對(dui)各種礦石進行(xing)(xing)適當(dang)的(de)配比(bi)(bi)后進行(xing)(xing)熔煉。

②水鎂(mei)(mei)石(shi)。我(wo)國的遼(liao)寧省水鎂(mei)(mei)石(shi)的礦源(yuan)非常豐富，水鎂(mei)(mei)石(shi)中氧化鎂(mei)(mei)含(han)量(liang)高于菱鎂(mei)(mei)礦石(shi)。它也是一種(zhong)制造電熔(rong)凝氧化鎂(mei)(mei)的原(yuan)料，部(bu)分地區水鎂(mei)(mei)石(shi)的化學成分見(jian)表2。

表2水(shui)鎂(mei)石的化(hua)學(xue)成分/%

③輕燒氧化鎂。以(yi)輕燒氧化鎂作為電(dian)熔(rong)氧化鎂原(yuan)料，可(ke)以(yi)使生產環境得到改善，可(ke)以(yi)降低運輸費用。由于電(dian)熔(rong)時排出氣體少，成(cheng)分也較(jiao)均(jun)勻，對提高電(dian)熔(rong)氧化鎂質(zhi)量有利(li)。

我國有一些電(dian)熔(rong)凝氧化(hua)鎂(mei)(mei)以輕燒(shao)氧化(hua)鎂(mei)(mei)制(zhi)成球料入爐(lu)電(dian)熔(rong)。輕燒(shao)氧化(hua)鎂(mei)(mei)的氧化(hua)鎂(mei)(mei)含量達(da)到(dao)98%，以此(ci)料能(neng)生(sheng)(sheng)產出白色大結晶電(dian)熔(rong)氧化(hua)鎂(mei)(mei)。但由于成球費用高，影響(xiang)生(sheng)(sheng)產成本。目前，有的廠家采(cai)用反射(she)爐(lu)輕燒(shao)氧化(hua)鎂(mei)(mei)，以一定的粒度加入熔(rong)爐(lu)電(dian)熔(rong)，電(dian)熔(rong)氧化(hua)鎂(mei)(mei)的質量比用菱(ling)鎂(mei)(mei)礦石好，成本又比用球料作原料時便宜(yi)，因(yin)而得到(dao)了一定的推廣。

④燒(shao)結鎂(mei)(mei)(mei)(mei)砂(sha)。為了(le)某些電(dian)(dian)熔凝氧(yang)化(hua)鎂(mei)(mei)(mei)(mei)的特殊要求(qiu)，有時(shi)必(bi)須在電(dian)(dian)熔過(guo)程(cheng)中采(cai)用燒(shao)結鎂(mei)(mei)(mei)(mei)砂(sha)作(zuo)(zuo)為電(dian)(dian)熔原料，如(ru)采(cai)用海水(shui)鎂(mei)(mei)(mei)(mei)砂(sha)作(zuo)(zuo)為電(dian)(dian)熔原料，一般首(shou)先利用處理海水(shui)和石(shi)灰乳(ru)作(zuo)(zuo)用生產氫氧(yang)化(hua)鎂(mei)(mei)(mei)(mei)，將氫氧(yang)化(hua)鎂(mei)(mei)(mei)(mei)煅(duan)燒(shao)成輕燒(shao)氧(yang)化(hua)鎂(mei)(mei)(mei)(mei)。用其(qi)他方法也可(ke)以制得(de)輕燒(shao)氧(yang)化(hua)鎂(mei)(mei)(mei)(mei)(詳見工業氧(yang)化(hua)鎂(mei)(mei)(mei)(mei)的制取(qu)方法)，采(cai)用輕燒(shao)氧(yang)化(hua)鎂(mei)(mei)(mei)(mei)作(zuo)(zuo)為原料生產電(dian)(dian)熔凝氧(yang)化(hua)鎂(mei)(mei)(mei)(mei)。奧絲脫(AusT)和拉特爾(er)(Ruttere)等(deng)研究(jiu)認為，極(ji)少(shao)量的雜(za)質氣體(ti)(相(xiang)(xiang)(xiang))也屬(shu)于晶(jing)(jing)(jing)(jing)體(ti)的雜(za)質，可(ke)明顯(xian)影響晶(jing)(jing)(jing)(jing)粒(li)的長大(da)。因為雜(za)質相(xiang)(xiang)(xiang)的作(zuo)(zuo)用在于增加晶(jing)(jing)(jing)(jing)界(jie)運動所需的能(neng)(neng)量。當晶(jing)(jing)(jing)(jing)界(jie)與(yu)(yu)第二(er)(er)相(xiang)(xiang)(xiang)相(xiang)(xiang)(xiang)遇(yu)時(shi)，晶(jing)(jing)(jing)(jing)體(ti)能(neng)(neng)量降低，其(qi)降低量與(yu)(yu)第二(er)(er)相(xiang)(xiang)(xiang)橫截(jie)面積成正(zheng)比，所以必(bi)須提高(gao)晶(jing)(jing)(jing)(jing)界(jie)能(neng)(neng)，晶(jing)(jing)(jing)(jing)界(jie)才能(neng)(neng)離開第二(er)(er)相(xiang)(xiang)(xiang)繼續運動。并且當晶(jing)(jing)(jing)(jing)界(jie)與(yu)(yu)第二(er)(er)相(xiang)(xiang)(xiang)相(xiang)(xiang)(xiang)遇(yu)時(shi)，與(yu)(yu)第二(er)(er)相(xiang)(xiang)(xiang)橫截(jie)面積相(xiang)(xiang)(xiang)等(deng)的晶(jing)(jing)(jing)(jing)界(jie)必(bi)須變形，第二(er)(er)相(xiang)(xiang)(xiang)數量愈多，晶(jing)(jing)(jing)(jing)粒(li)長大(da)的極(ji)限尺寸愈小。

另(ling)一方面為了降低電熔凝氧化鎂(mei)(mei)的(de)顯氣孔率，也應盡(jin)量減少原(yuan)料氧化鎂(mei)(mei)的(de)氣體排出，因此，采(cai)用燒結鎂(mei)(mei)砂(sha)電熔有其顯著優(you)點。

⑤電熔氧化鎂單晶的化學(xue)原料(liao)質量(liang)要求：

(3)電弧熔融

這些特性是同原子和分(fen)子的(de)(de)量子力學本(ben)性如(ru)離(li)(li)子半徑(jing)的(de)(de)尺(chi)寸(cun)，離(li)(li)子的(de)(de)電位數值，離(li)(li)子的(de)(de)電子外層(ceng)結(jie)構等相關聯。而氧化鎂的(de)(de)離(li)(li)子尺(chi)寸(cun)、質(zhi)量和電荷、陽離(li)(li)子和陰離(li)(li)子之間的(de)(de)結(jie)合特性和強度、離(li)(li)子的(de)(de)極化作用、結(jie)晶構造等決定它是一高熔點(dian)化合物。

氧(yang)化鎂的熔(rong)點和(he)結構(gou)參數：陽(yang)離子(zi)半徑0.074mm;陰離子(zi)半徑0.53mm;結構(gou)類(lei)型(xing)NaCl;配(pei)位數6;有效(xiao)配(pei)位數8.5;密度3.65g/cm3;熔(rong)點2800℃。

電熔(rong)凝氧化(hua)鎂(mei)制(zhi)造的最重要(yao)(yao)過程是(shi)由各種鎂(mei)質原料，通過各種形式的加熱方法產(chan)生高溫(wen)使鎂(mei)質材料(MgO)熔(rong)化(hua)，變成氧化(hua)鎂(mei)熔(rong)體。要(yao)(yao)使氧化(hua)鎂(mei)熔(rong)融，必(bi)須消耗大(da)量的熱能，以克服離子間的引力。通過強(qiang)大(da)電弧(hu)產(chan)生高溫(wen)而(er)熔(rong)化(hua)氧化(hua)鎂(mei)的方法叫做電弧(hu)熔(rong)融法。這個融化(hua)過程一般包括(kuo)熱的傳導、脫水、脫碳、熔(rong)化(hua)、析(xi)晶(jing)、晶(jing)體長(chang)大(da)等一系(xi)列物理(li)化(hua)學變化(hua)的過程。

①脫(tuo)(tuo)水過程。用(yong)水鎂石作原料有(you)一脫(tuo)(tuo)水過程。水鎂石的主要成分(fen)是(shi)氫氧化鎂Mg(OH)2。其脫(tuo)(tuo)水過程是(shi)：

Mg(OH)2→MgO+H2O

②脫(tuo)(tuo)碳(tan)過程。用菱(ling)鎂(mei)礦作為原料(liao)時有一個(ge)脫(tuo)(tuo)碳(tan)過程，脫(tuo)(tuo)碳(tan)過程包括兩個(ge)方面(mian)。一方面(mian)是菱(ling)鎂(mei)礦石的(de)熱分解(jie)，菱(ling)鎂(mei)礦石的(de)主(zhu)要成分是碳(tan)酸鎂(mei)(MgCO3):

MgCO3→MgO+CO2

另(ling)一方面，由于(yu)在電(dian)(dian)熔過(guo)程中往(wang)往(wang)在原料氧化鎂(mei)中加(jia)入石(shi)(shi)墨(mo)(mo)粉末(mo)添加(jia)物(wu)(助(zhu)劑)，在電(dian)(dian)熔爐(lu)起動過(guo)程中需(xu)在三(san)電(dian)(dian)極(ji)(石(shi)(shi)墨(mo)(mo)電(dian)(dian)極(ji))的下端用石(shi)(shi)墨(mo)(mo)粉末(mo)鋪成(cheng)三(san)角形或(huo)星形導線路，在通電(dian)(dian)過(guo)程中受熱(re)燒(shao)損或(huo)完全(quan)燃燒(shao)除去石(shi)(shi)墨(mo)(mo)。

C+O2→CO2↑

③熔(rong)化(hua)(hua)過程。熔(rong)化(hua)(hua)過程即氧(yang)化(hua)(hua)鎂(mei)(mei)(mei)中鎂(mei)(mei)(mei)離(li)子(zi)(zi)和氧(yang)離(li)子(zi)(zi)在(zai)強(qiang)電(dian)(dian)弧產生(sheng)的(de)熱(re)(re)能作用下(xia)，克服單(dan)晶(jing)體(ti)中的(de)晶(jing)格能的(de)束縛，變(bian)成(cheng)能自由運動的(de)過程。也就是說，氧(yang)化(hua)(hua)鎂(mei)(mei)(mei)加(jia)熱(re)(re)到一定溫度(熔(rong)點)就會由固體(ti)變(bian)成(cheng)液體(ti)，叫(jiao)熔(rong)化(hua)(hua)。在(zai)這(zhe)一過程中需消(xiao)耗(hao)大量的(de)電(dian)(dian)能。據(ju)電(dian)(dian)熔(rong)凝(ning)氧(yang)化(hua)(hua)鎂(mei)(mei)(mei)生(sheng)產者(zhe)對(dui)用水(shui)(shui)鎂(mei)(mei)(mei)石作原料生(sheng)產電(dian)(dian)熔(rong)凝(ning)氧(yang)化(hua)(hua)鎂(mei)(mei)(mei)的(de)熱(re)(re)平衡(heng)的(de)衡(heng)算，熱(re)(re)消(xiao)耗(hao)的(de)比例如(ru)下(xia)：氧(yang)化(hua)(hua)鎂(mei)(mei)(mei)晶(jing)體(ti)生(sheng)成(cheng)熱(re)(re)消(xiao)耗(hao)值(zhi)34.9%，渣皮消(xiao)耗(hao)熱(re)(re)值(zhi)15.3%，散(san)砂(sha)生(sheng)成(cheng)熱(re)(re)耗(hao)值(zhi)3.0%，冷(leng)卻水(shui)(shui)耗(hao)熱(re)(re)值(zhi)8.4%，冷(leng)卻爐殼的(de)水(shui)(shui)耗(hao)熱(re)(re)值(zhi)7.9%，爐子(zi)(zi)表面散(san)熱(re)(re)值(zhi)6.4%，煙(yan)氣帶走熱(re)(re)值(zhi)28.8%。電(dian)(dian)能損失值(zhi)3.2%，從這(zhe)些(xie)統計數據(ju)可以看出，在(zai)電(dian)(dian)熔(rong)