電(dian)弧熔爐生產(chan)電(dian)熔氧化鎂的工藝流(liu)程主要包(bao)括(kuo)：原料(liao)配料(liao)、電(dian)弧熔融(rong)、破碎(sui)、選別(bie)、粉碎(sui)、篩別(bie)、磁選、分(fen)類(lei)包(bao)裝等。

(1)原料

我國有(you)豐富(fu)的優質菱(ling)鎂(mei)礦石(shi)，氧化(hua)鎂(mei)含量(liang)高，又易于開采，因此，被廣泛(fan)用(yong)作電熔氧化(hua)鎂(mei)的原(yuan)料(liao)。采用(yong)菱(ling)鎂(mei)石(shi)作原(yuan)料(liao)，碳酸(suan)鎂(mei)分解(jie)產生CO2氣體(ti)，由于有(you)大量(liang)氣體(ti)從爐內排出影響(xiang)著(zhu)電熔過(guo)程的進(jin)行：

MgCO3→MgO+CO2↑

對(dui)電熔(rong)氧化(hua)鎂(mei)的結晶(jing)帶的形(xing)成均有不利影響，由于大量塵料飛(fei)損(sun)，使(shi)物(wu)料損(sun)耗和能量消耗增高，也惡化(hua)了(le)車間生產環境(jing)。但由于優質菱(ling)鎂(mei)礦石(shi)容(rong)易獲得(de)，價格很低廉，所(suo)以(yi)，仍(reng)是我國電熔(rong)氧化(hua)鎂(mei)用(yong)得(de)最多最廣泛的原料。

(2)配料

①菱鎂(mei)礦(kuang)(kuang)(kuang)。菱鎂(mei)礦(kuang)(kuang)(kuang)石(shi)中氧化鎂(mei)的(de)含(han)量高(gao)低(di)和化學成分(fen)直接影響(xiang)(xiang)到電熔(rong)凝(ning)(ning)(ning)氧化鎂(mei)的(de)質(zhi)量，同(tong)時(shi)在電熔(rong)過程(cheng)中也直接影響(xiang)(xiang)到電熔(rong)凝(ning)(ning)(ning)氧化鎂(mei)得到的(de)品級比例(li)，因此，為了保(bao)證電熔(rong)凝(ning)(ning)(ning)氧化鎂(mei)的(de)質(zhi)量和品級比例(li)，必須(xu)對(dui)各種礦(kuang)(kuang)(kuang)石(shi)進(jin)行(xing)適當(dang)的(de)配比后進(jin)行(xing)熔(rong)煉。

②水鎂石(shi)。我國的遼寧(ning)省水鎂石(shi)的礦源非常豐富，水鎂石(shi)中氧化鎂含(han)量高于菱(ling)鎂礦石(shi)。它(ta)也是(shi)一種制造電(dian)熔凝氧化鎂的原料，部分地區水鎂石(shi)的化學成分見表2。

表2水鎂石的化學成分(fen)/%

③輕燒(shao)(shao)氧(yang)化鎂(mei)。以輕燒(shao)(shao)氧(yang)化鎂(mei)作為電熔(rong)(rong)氧(yang)化鎂(mei)原料，可以使生產環境(jing)得到(dao)改(gai)善，可以降低運輸費用。由于(yu)電熔(rong)(rong)時排出氣體少，成分(fen)也較(jiao)均勻，對提高電熔(rong)(rong)氧(yang)化鎂(mei)質(zhi)量有利。

我國有一些電熔(rong)(rong)凝氧(yang)化鎂(mei)(mei)(mei)(mei)以(yi)輕(qing)燒氧(yang)化鎂(mei)(mei)(mei)(mei)制(zhi)成(cheng)(cheng)球料(liao)(liao)入爐(lu)(lu)電熔(rong)(rong)。輕(qing)燒氧(yang)化鎂(mei)(mei)(mei)(mei)的(de)氧(yang)化鎂(mei)(mei)(mei)(mei)含量(liang)達到(dao)98%，以(yi)此料(liao)(liao)能生產出白(bai)色大結晶電熔(rong)(rong)氧(yang)化鎂(mei)(mei)(mei)(mei)。但由于成(cheng)(cheng)球費用高，影響(xiang)生產成(cheng)(cheng)本。目前，有的(de)廠(chang)家(jia)采用反射爐(lu)(lu)輕(qing)燒氧(yang)化鎂(mei)(mei)(mei)(mei)，以(yi)一定的(de)粒度加(jia)入熔(rong)(rong)爐(lu)(lu)電熔(rong)(rong)，電熔(rong)(rong)氧(yang)化鎂(mei)(mei)(mei)(mei)的(de)質量(liang)比(bi)用菱鎂(mei)(mei)(mei)(mei)礦石好，成(cheng)(cheng)本又比(bi)用球料(liao)(liao)作原料(liao)(liao)時便宜(yi)，因而得到(dao)了一定的(de)推廣。

④燒(shao)(shao)結鎂(mei)(mei)砂。為(wei)(wei)(wei)了某(mou)些電(dian)(dian)熔(rong)(rong)凝氧(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)鎂(mei)(mei)的(de)(de)(de)特(te)殊要求(qiu)，有時(shi)必(bi)須(xu)(xu)在(zai)電(dian)(dian)熔(rong)(rong)過(guo)程中采(cai)用(yong)燒(shao)(shao)結鎂(mei)(mei)砂作為(wei)(wei)(wei)電(dian)(dian)熔(rong)(rong)原(yuan)料，如(ru)采(cai)用(yong)海水鎂(mei)(mei)砂作為(wei)(wei)(wei)電(dian)(dian)熔(rong)(rong)原(yuan)料，一般首(shou)先利(li)用(yong)處理海水和(he)石(shi)灰(hui)乳作用(yong)生產(chan)氫(qing)氧(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)鎂(mei)(mei)，將(jiang)氫(qing)氧(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)鎂(mei)(mei)煅燒(shao)(shao)成輕燒(shao)(shao)氧(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)鎂(mei)(mei)。用(yong)其(qi)他方法也可以制得輕燒(shao)(shao)氧(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)鎂(mei)(mei)(詳見(jian)工業氧(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)鎂(mei)(mei)的(de)(de)(de)制取方法)，采(cai)用(yong)輕燒(shao)(shao)氧(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)鎂(mei)(mei)作為(wei)(wei)(wei)原(yuan)料生產(chan)電(dian)(dian)熔(rong)(rong)凝氧(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)鎂(mei)(mei)。奧絲(si)脫(AusT)和(he)拉特(te)爾(Ruttere)等研(yan)究認(ren)為(wei)(wei)(wei)，極少量的(de)(de)(de)雜質氣體(相(xiang)(xiang))也屬于晶(jing)(jing)(jing)體的(de)(de)(de)雜質，可明(ming)顯影響(xiang)晶(jing)(jing)(jing)粒的(de)(de)(de)長大(da)。因為(wei)(wei)(wei)雜質相(xiang)(xiang)的(de)(de)(de)作用(yong)在(zai)于增加晶(jing)(jing)(jing)界(jie)(jie)運(yun)動所(suo)(suo)需的(de)(de)(de)能(neng)(neng)量。當晶(jing)(jing)(jing)界(jie)(jie)與(yu)第(di)(di)二相(xiang)(xiang)相(xiang)(xiang)遇(yu)(yu)時(shi)，晶(jing)(jing)(jing)體能(neng)(neng)量降低(di)(di)，其(qi)降低(di)(di)量與(yu)第(di)(di)二相(xiang)(xiang)橫(heng)截面(mian)積(ji)成正(zheng)比(bi)，所(suo)(suo)以必(bi)須(xu)(xu)提(ti)高晶(jing)(jing)(jing)界(jie)(jie)能(neng)(neng)，晶(jing)(jing)(jing)界(jie)(jie)才能(neng)(neng)離(li)開第(di)(di)二相(xiang)(xiang)繼續運(yun)動。并且當晶(jing)(jing)(jing)界(jie)(jie)與(yu)第(di)(di)二相(xiang)(xiang)相(xiang)(xiang)遇(yu)(yu)時(shi)，與(yu)第(di)(di)二相(xiang)(xiang)橫(heng)截面(mian)積(ji)相(xiang)(xiang)等的(de)(de)(de)晶(jing)(jing)(jing)界(jie)(jie)必(bi)須(xu)(xu)變形(xing)，第(di)(di)二相(xiang)(xiang)數量愈多，晶(jing)(jing)(jing)粒長大(da)的(de)(de)(de)極限尺寸愈小。

另一(yi)方(fang)面為了降(jiang)低電熔(rong)凝氧化鎂的顯氣(qi)孔率，也應盡量減少(shao)原料氧化鎂的氣(qi)體(ti)排出(chu)，因此(ci)，采(cai)用燒結鎂砂電熔(rong)有其顯著優點。

⑤電熔氧化(hua)鎂單晶的化(hua)學(xue)原料(liao)質(zhi)量要(yao)求：

(3)電弧熔融

這些(xie)特性(xing)是同原(yuan)子(zi)(zi)(zi)和分子(zi)(zi)(zi)的(de)量子(zi)(zi)(zi)力學本性(xing)如(ru)離(li)子(zi)(zi)(zi)半徑的(de)尺寸(cun)，離(li)子(zi)(zi)(zi)的(de)電(dian)位數值，離(li)子(zi)(zi)(zi)的(de)電(dian)子(zi)(zi)(zi)外層結(jie)構(gou)等(deng)相關聯(lian)。而氧化鎂的(de)離(li)子(zi)(zi)(zi)尺寸(cun)、質量和電(dian)荷、陽離(li)子(zi)(zi)(zi)和陰離(li)子(zi)(zi)(zi)之間的(de)結(jie)合(he)特性(xing)和強度、離(li)子(zi)(zi)(zi)的(de)極化作(zuo)用、結(jie)晶構(gou)造等(deng)決定(ding)它是一高(gao)熔(rong)點化合(he)物。

氧化(hua)鎂的(de)熔(rong)點和(he)結構參數(shu)：陽(yang)離子半徑0.074mm;陰離子半徑0.53mm;結構類型NaCl;配位(wei)數(shu)6;有效配位(wei)數(shu)8.5;密度3.65g/cm3;熔(rong)點2800℃。

電(dian)熔(rong)凝氧(yang)(yang)化(hua)(hua)鎂(mei)(mei)制造的(de)最重要過(guo)程是由(you)各(ge)種鎂(mei)(mei)質原料，通過(guo)各(ge)種形式(shi)的(de)加熱方法產生(sheng)高(gao)溫(wen)使(shi)鎂(mei)(mei)質材料(MgO)熔(rong)化(hua)(hua)，變成(cheng)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)鎂(mei)(mei)熔(rong)體。要使(shi)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)鎂(mei)(mei)熔(rong)融，必須消耗大(da)(da)量(liang)的(de)熱能，以克服(fu)離子間的(de)引力。通過(guo)強大(da)(da)電(dian)弧產生(sheng)高(gao)溫(wen)而熔(rong)化(hua)(hua)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)鎂(mei)(mei)的(de)方法叫做電(dian)弧熔(rong)融法。這個融化(hua)(hua)過(guo)程一(yi)般(ban)包括(kuo)熱的(de)傳導、脫水(shui)、脫碳、熔(rong)化(hua)(hua)、析晶、晶體長大(da)(da)等一(yi)系列物理化(hua)(hua)學(xue)變化(hua)(hua)的(de)過(guo)程。

①脫(tuo)(tuo)水(shui)過程。用水(shui)鎂石作(zuo)原料有一脫(tuo)(tuo)水(shui)過程。水(shui)鎂石的主要成(cheng)分是氫(qing)氧化鎂Mg(OH)2。其(qi)脫(tuo)(tuo)水(shui)過程是：

Mg(OH)2→MgO+H2O

②脫碳(tan)(tan)(tan)過(guo)程(cheng)。用菱(ling)鎂礦(kuang)作為原(yuan)料時有一個脫碳(tan)(tan)(tan)過(guo)程(cheng)，脫碳(tan)(tan)(tan)過(guo)程(cheng)包(bao)括兩(liang)個方面。一方面是菱(ling)鎂礦(kuang)石(shi)(shi)的熱分解，菱(ling)鎂礦(kuang)石(shi)(shi)的主要成(cheng)分是碳(tan)(tan)(tan)酸鎂(MgCO3):

MgCO3→MgO+CO2

另一(yi)方(fang)面，由于在(zai)電(dian)熔過(guo)程(cheng)中往往在(zai)原料氧化鎂中加入石墨粉(fen)末添加物(wu)(助(zhu)劑(ji))，在(zai)電(dian)熔爐起動過(guo)程(cheng)中需在(zai)三電(dian)極(石墨電(dian)極)的下(xia)端用石墨粉(fen)末鋪成三角形或(huo)星(xing)形導(dao)線路，在(zai)通電(dian)過(guo)程(cheng)中受熱(re)燒損或(huo)完全燃(ran)燒除去石墨。

C+O2→CO2↑

③熔(rong)(rong)(rong)化(hua)過程(cheng)(cheng)。熔(rong)(rong)(rong)化(hua)過程(cheng)(cheng)即氧化(hua)鎂(mei)中鎂(mei)離(li)(li)子和氧離(li)(li)子在強電(dian)(dian)弧產生(sheng)的(de)熱(re)能(neng)作用(yong)(yong)下(xia)(xia)，克服單晶(jing)體(ti)(ti)(ti)中的(de)晶(jing)格(ge)能(neng)的(de)束縛，變成(cheng)能(neng)自由運動的(de)過程(cheng)(cheng)。也就是說，氧化(hua)鎂(mei)加熱(re)到一定(ding)溫(wen)度(熔(rong)(rong)(rong)點)就會由固體(ti)(ti)(ti)變成(cheng)液體(ti)(ti)(ti)，叫熔(rong)(rong)(rong)化(hua)。在這一過程(cheng)(cheng)中需消(xiao)耗(hao)大量(liang)的(de)電(dian)(dian)能(neng)。據(ju)電(dian)(dian)熔(rong)(rong)(rong)凝氧化(hua)鎂(mei)生(sheng)產者對(dui)用(yong)(yong)水鎂(mei)石作原料生(sheng)產電(dian)(dian)熔(rong)(rong)(rong)凝氧化(hua)鎂(mei)的(de)熱(re)平衡的(de)衡算，熱(re)消(xiao)耗(hao)的(de)比例(li)如下(xia)(xia)：氧化(hua)鎂(mei)晶(jing)體(ti)(ti)(ti)生(sheng)成(cheng)熱(re)消(xiao)耗(hao)值34.9%，渣皮消(xiao)耗(hao)熱(re)值15.3%，散(san)砂(sha)生(sheng)成(cheng)熱(re)耗(hao)值3.0%，冷卻水耗(hao)熱(re)值8.4%，冷卻爐殼的(de)水耗(hao)熱(re)值7.9%，爐子表(biao)面散(san)熱(re)值6.4%，煙氣帶走熱(re)值28.8%。電(dian)(dian)能(neng)損失值3.2%，從這些統(tong)計數據(ju)可以(yi)看出，在電(dian)(dian)熔(rong)(rong)(rong)