電弧熔爐生(sheng)產(chan)電熔氧化(hua)鎂的工藝(yi)流程主(zhu)要包(bao)括：原料(liao)配料(liao)、電弧熔融、破碎(sui)、選別、粉(fen)碎(sui)、篩別、磁選、分類(lei)包(bao)裝等(deng)。

(1)原料

我國有(you)豐富(fu)的優質菱(ling)鎂礦(kuang)石，氧化鎂含量高，又易于開采(cai)，因此，被廣泛用(yong)(yong)作(zuo)電熔氧化鎂的原料。采(cai)用(yong)(yong)菱(ling)鎂石作(zuo)原料，碳酸鎂分解產生CO2氣體(ti)，由(you)于有(you)大量氣體(ti)從爐(lu)內排出影響著電熔過(guo)程的進行：

MgCO3→MgO+CO2↑

對電熔氧化鎂的結晶帶的形(xing)成均(jun)有不(bu)利影響(xiang)，由(you)于大量塵(chen)料飛(fei)損，使(shi)物(wu)料損耗(hao)和能量消耗(hao)增高，也惡(e)化了車(che)間(jian)生產環境。但由(you)于優質菱(ling)鎂礦石容易獲得(de)，價格很低廉，所(suo)以，仍是我國電熔氧化鎂用(yong)得(de)最多最廣泛的原料。

(2)配料

①菱鎂(mei)礦(kuang)。菱鎂(mei)礦(kuang)石中氧化鎂(mei)的(de)含量高低和化學成分直接影(ying)響到電(dian)熔(rong)(rong)凝(ning)氧化鎂(mei)的(de)質量，同(tong)時(shi)在電(dian)熔(rong)(rong)過程中也直接影(ying)響到電(dian)熔(rong)(rong)凝(ning)氧化鎂(mei)得到的(de)品(pin)級比(bi)例，因此，為了保證電(dian)熔(rong)(rong)凝(ning)氧化鎂(mei)的(de)質量和品(pin)級比(bi)例，必須(xu)對各(ge)種(zhong)礦(kuang)石進行適當的(de)配比(bi)后進行熔(rong)(rong)煉。

②水(shui)(shui)鎂(mei)(mei)石。我國(guo)的(de)遼寧省水(shui)(shui)鎂(mei)(mei)石的(de)礦源(yuan)非常豐富，水(shui)(shui)鎂(mei)(mei)石中(zhong)氧化(hua)鎂(mei)(mei)含量(liang)高于(yu)菱鎂(mei)(mei)礦石。它(ta)也是一種制造電熔凝氧化(hua)鎂(mei)(mei)的(de)原料(liao)，部(bu)分地區水(shui)(shui)鎂(mei)(mei)石的(de)化(hua)學成(cheng)分見表(biao)2。

表2水鎂石(shi)的化學成(cheng)分/%

③輕(qing)(qing)燒(shao)氧(yang)(yang)化(hua)鎂。以(yi)輕(qing)(qing)燒(shao)氧(yang)(yang)化(hua)鎂作(zuo)為(wei)電(dian)熔氧(yang)(yang)化(hua)鎂原料(liao)，可以(yi)使生產環境得到改善(shan)，可以(yi)降低運(yun)輸(shu)費(fei)用。由于電(dian)熔時排出(chu)氣體(ti)少，成分也較均(jun)勻，對提高電(dian)熔氧(yang)(yang)化(hua)鎂質量有利。

我國有一些電(dian)熔(rong)凝氧(yang)化鎂(mei)(mei)以輕(qing)燒氧(yang)化鎂(mei)(mei)制成球(qiu)料(liao)(liao)入爐(lu)電(dian)熔(rong)。輕(qing)燒氧(yang)化鎂(mei)(mei)的(de)氧(yang)化鎂(mei)(mei)含(han)量達到(dao)98%，以此料(liao)(liao)能生產(chan)出白色大(da)結(jie)晶電(dian)熔(rong)氧(yang)化鎂(mei)(mei)。但(dan)由于成球(qiu)費用高，影響(xiang)生產(chan)成本(ben)。目前(qian)，有的(de)廠家采用反射爐(lu)輕(qing)燒氧(yang)化鎂(mei)(mei)，以一定的(de)粒度加入熔(rong)爐(lu)電(dian)熔(rong)，電(dian)熔(rong)氧(yang)化鎂(mei)(mei)的(de)質量比用菱鎂(mei)(mei)礦石好(hao)，成本(ben)又(you)比用球(qiu)料(liao)(liao)作原料(liao)(liao)時便宜，因(yin)而(er)得到(dao)了一定的(de)推(tui)廣。

④燒(shao)(shao)結鎂(mei)砂。為了某些電(dian)熔(rong)凝氧(yang)化(hua)(hua)鎂(mei)的(de)特(te)殊(shu)要求，有時必須(xu)在電(dian)熔(rong)過程(cheng)中采(cai)用(yong)燒(shao)(shao)結鎂(mei)砂作為電(dian)熔(rong)原料(liao)，如采(cai)用(yong)海(hai)水鎂(mei)砂作為電(dian)熔(rong)原料(liao)，一般首先(xian)利用(yong)處理(li)海(hai)水和(he)石(shi)灰(hui)乳作用(yong)生產氫氧(yang)化(hua)(hua)鎂(mei)，將氫氧(yang)化(hua)(hua)鎂(mei)煅燒(shao)(shao)成(cheng)輕燒(shao)(shao)氧(yang)化(hua)(hua)鎂(mei)。用(yong)其(qi)(qi)他(ta)方法也(ye)可(ke)以制得輕燒(shao)(shao)氧(yang)化(hua)(hua)鎂(mei)(詳見工業氧(yang)化(hua)(hua)鎂(mei)的(de)制取方法)，采(cai)用(yong)輕燒(shao)(shao)氧(yang)化(hua)(hua)鎂(mei)作為原料(liao)生產電(dian)熔(rong)凝氧(yang)化(hua)(hua)鎂(mei)。奧絲脫(AusT)和(he)拉(la)特(te)爾(Ruttere)等研究認為，極少(shao)量(liang)的(de)雜質(zhi)(zhi)氣體(ti)(ti)(相(xiang))也(ye)屬于晶(jing)(jing)(jing)(jing)體(ti)(ti)的(de)雜質(zhi)(zhi)，可(ke)明顯影(ying)響晶(jing)(jing)(jing)(jing)粒的(de)長大。因為雜質(zhi)(zhi)相(xiang)的(de)作用(yong)在于增加晶(jing)(jing)(jing)(jing)界運動所(suo)需的(de)能量(liang)。當晶(jing)(jing)(jing)(jing)界與第(di)二相(xiang)相(xiang)遇時，晶(jing)(jing)(jing)(jing)體(ti)(ti)能量(liang)降低，其(qi)(qi)降低量(liang)與第(di)二相(xiang)橫(heng)截面(mian)(mian)積成(cheng)正比，所(suo)以必須(xu)提(ti)高晶(jing)(jing)(jing)(jing)界能，晶(jing)(jing)(jing)(jing)界才(cai)能離開第(di)二相(xiang)繼(ji)續運動。并且當晶(jing)(jing)(jing)(jing)界與第(di)二相(xiang)相(xiang)遇時，與第(di)二相(xiang)橫(heng)截面(mian)(mian)積相(xiang)等的(de)晶(jing)(jing)(jing)(jing)界必須(xu)變形，第(di)二相(xiang)數量(liang)愈多，晶(jing)(jing)(jing)(jing)粒長大的(de)極限尺(chi)寸愈小(xiao)。

另(ling)一方面(mian)為了降低電熔凝氧化鎂的(de)顯氣孔率，也應盡(jin)量減少原料氧化鎂的(de)氣體排出，因此，采用燒結鎂砂電熔有其顯著優(you)點。

⑤電熔氧化(hua)鎂單晶的(de)化(hua)學原(yuan)料質(zhi)量要(yao)求(qiu)：

(3)電弧熔融

這些(xie)特(te)性(xing)是同原(yuan)子(zi)和(he)(he)分子(zi)的(de)(de)(de)(de)(de)量子(zi)力(li)學本性(xing)如離(li)(li)子(zi)半徑的(de)(de)(de)(de)(de)尺寸，離(li)(li)子(zi)的(de)(de)(de)(de)(de)電位數值，離(li)(li)子(zi)的(de)(de)(de)(de)(de)電子(zi)外層(ceng)結構等相關聯。而氧化鎂的(de)(de)(de)(de)(de)離(li)(li)子(zi)尺寸、質量和(he)(he)電荷(he)、陽離(li)(li)子(zi)和(he)(he)陰離(li)(li)子(zi)之間的(de)(de)(de)(de)(de)結合特(te)性(xing)和(he)(he)強度、離(li)(li)子(zi)的(de)(de)(de)(de)(de)極化作用、結晶構造等決定它是一高熔點化合物(wu)。

氧化(hua)鎂(mei)的熔點和結構參(can)數(shu)(shu)：陽離子半(ban)徑0.074mm;陰離子半(ban)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2800℃。

電(dian)熔凝氧(yang)化(hua)(hua)(hua)鎂(mei)制(zhi)造的(de)最(zui)重要過(guo)程是由(you)各種鎂(mei)質(zhi)原料，通過(guo)各種形式的(de)加熱方法產(chan)生(sheng)高溫使(shi)鎂(mei)質(zhi)材料(MgO)熔化(hua)(hua)(hua)，變成氧(yang)化(hua)(hua)(hua)鎂(mei)熔體。要使(shi)氧(yang)化(hua)(hua)(hua)鎂(mei)熔融，必須消耗大量的(de)熱能(neng)，以(yi)克服離子間的(de)引力。通過(guo)強大電(dian)弧產(chan)生(sheng)高溫而熔化(hua)(hua)(hua)氧(yang)化(hua)(hua)(hua)鎂(mei)的(de)方法叫做電(dian)弧熔融法。這(zhe)個融化(hua)(hua)(hua)過(guo)程一般包括熱的(de)傳(chuan)導(dao)、脫水、脫碳(tan)、熔化(hua)(hua)(hua)、析晶(jing)、晶(jing)體長大等一系列物(wu)理化(hua)(hua)(hua)學變化(hua)(hua)(hua)的(de)過(guo)程。

①脫水(shui)過程(cheng)。用水(shui)鎂(mei)石作原料有一脫水(shui)過程(cheng)。水(shui)鎂(mei)石的(de)主要(yao)成分是(shi)氫氧化鎂(mei)Mg(OH)2。其脫水(shui)過程(cheng)是(shi)：

Mg(OH)2→MgO+H2O

②脫碳過(guo)程(cheng)。用(yong)菱(ling)(ling)(ling)鎂(mei)(mei)礦(kuang)作為原料時有(you)一個脫碳過(guo)程(cheng)，脫碳過(guo)程(cheng)包括兩個方面。一方面是菱(ling)(ling)(ling)鎂(mei)(mei)礦(kuang)石的熱分(fen)解，菱(ling)(ling)(ling)鎂(mei)(mei)礦(kuang)石的主(zhu)要成分(fen)是碳酸(suan)鎂(mei)(mei)(MgCO3):

MgCO3→MgO+CO2

另一方(fang)面，由于在(zai)電熔(rong)過(guo)(guo)程中(zhong)往往在(zai)原料(liao)氧化鎂中(zhong)加入石墨(mo)(mo)粉末(mo)添加物(助劑)，在(zai)電熔(rong)爐起動過(guo)(guo)程中(zhong)需在(zai)三電極(石墨(mo)(mo)電極)的(de)下端用石墨(mo)(mo)粉末(mo)鋪成三角形(xing)(xing)或星形(xing)(xing)導(dao)線(xian)路，在(zai)通電過(guo)(guo)程中(zhong)受熱燒(shao)損或完(wan)全燃燒(shao)除去(qu)石墨(mo)(mo)。

C+O2→CO2↑

③熔(rong)化(hua)過程(cheng)。熔(rong)化(hua)過程(cheng)即(ji)氧(yang)化(hua)鎂(mei)中(zhong)鎂(mei)離(li)子和氧(yang)離(li)子在強電(dian)弧產生(sheng)(sheng)(sheng)的(de)熱(re)(re)(re)能作(zuo)(zuo)用下，克服單晶(jing)體(ti)中(zhong)的(de)晶(jing)格能的(de)束(shu)縛，變(bian)成能自由運(yun)動(dong)的(de)過程(cheng)。也就是說，氧(yang)化(hua)鎂(mei)加熱(re)(re)(re)到(dao)一(yi)定溫度(熔(rong)點)就會由固體(ti)變(bian)成液體(ti)，叫(jiao)熔(rong)化(hua)。在這(zhe)一(yi)過程(cheng)中(zhong)需消耗(hao)(hao)大(da)量的(de)電(dian)能。據電(dian)熔(rong)凝氧(yang)化(hua)鎂(mei)生(sheng)(sheng)(sheng)產者對(dui)用水鎂(mei)石作(zuo)(zuo)原料生(sheng)(sheng)(sheng)產電(dian)熔(rong)凝氧(yang)化(hua)鎂(mei)的(de)熱(re)(re)(re)平(ping)衡(heng)的(de)衡(heng)算，熱(re)(re)(re)消耗(hao)(hao)的(de)比例(li)如下：氧(yang)化(hua)鎂(mei)晶(jing)體(ti)生(sheng)(sheng)(sheng)成熱(re)(re)(re)消耗(hao)(hao)值(zhi)(zhi)(zhi)34.9%，渣皮消耗(hao)(hao)熱(re)(re)(re)值(zhi)(zhi)(zhi)15.3%，散(san)(san)砂生(sheng)(sheng)(sheng)成熱(re)(re)(re)耗(hao)(hao)值(zhi)(zhi)(zhi)3.0%，冷卻(que)水耗(hao)(hao)熱(re)(re)(re)值(zhi)(zhi)(zhi)8.4%，冷卻(que)爐殼(ke)的(de)水耗(hao)(hao)熱(re)(re)(re)值(zhi)(zhi)(zhi)7.9%，爐子表面散(san)(san)熱(re)(re)(re)值(zhi)(zhi)(zhi)6.4%，煙氣(qi)帶(dai)走熱(re)(re)(re)值(zhi)(zhi)(zhi)28.8%。電(dian)能損失值(zhi)(zhi)(zhi)3.2%，從這(zhe)些(xie)統(tong)計數據可以(yi)看出(chu)，在電(dian)熔(rong)