電弧熔(rong)爐生產(chan)電熔(rong)氧化(hua)鎂(mei)的(de)工藝(yi)流(liu)程主要(yao)包(bao)括(kuo)：原料配料、電弧熔(rong)融、破碎、選(xuan)別、粉碎、篩別、磁選(xuan)、分類包(bao)裝等。

(1)原料

我國有(you)豐富的(de)優(you)質菱鎂(mei)(mei)礦石(shi)，氧(yang)化鎂(mei)(mei)含量高，又易于開采，因此(ci)，被廣(guang)泛用作電(dian)熔(rong)氧(yang)化鎂(mei)(mei)的(de)原料。采用菱鎂(mei)(mei)石(shi)作原料，碳酸(suan)鎂(mei)(mei)分解產(chan)生CO2氣體，由于有(you)大量氣體從爐內排出影響著(zhu)電(dian)熔(rong)過程的(de)進行：

MgCO3→MgO+CO2↑

對電熔氧(yang)化(hua)鎂(mei)的結(jie)晶(jing)帶(dai)的形成均有不利影響，由(you)于大量(liang)塵料飛損(sun)，使(shi)物料損(sun)耗和能量(liang)消耗增高，也惡化(hua)了車間生產環境。但(dan)由(you)于優質(zhi)菱鎂(mei)礦石容易獲得，價格很低(di)廉，所以，仍是我國電熔氧(yang)化(hua)鎂(mei)用得最(zui)多最(zui)廣泛的原(yuan)料。

(2)配料

①菱(ling)鎂(mei)礦(kuang)。菱(ling)鎂(mei)礦(kuang)石中(zhong)氧(yang)化(hua)鎂(mei)的(de)含量(liang)高低(di)和化(hua)學成分(fen)直(zhi)接影(ying)響到電(dian)熔(rong)凝氧(yang)化(hua)鎂(mei)的(de)質量(liang)，同時在電(dian)熔(rong)過(guo)程中(zhong)也直(zhi)接影(ying)響到電(dian)熔(rong)凝氧(yang)化(hua)鎂(mei)得到的(de)品級比(bi)例(li)，因(yin)此，為(wei)了保(bao)證(zheng)電(dian)熔(rong)凝氧(yang)化(hua)鎂(mei)的(de)質量(liang)和品級比(bi)例(li)，必須對各種礦(kuang)石進行適當的(de)配比(bi)后進行熔(rong)煉(lian)。

②水鎂石(shi)。我國的(de)遼寧省水鎂石(shi)的(de)礦源非常豐富(fu)，水鎂石(shi)中氧(yang)(yang)化(hua)(hua)鎂含量高于菱鎂礦石(shi)。它(ta)也(ye)是一種制造(zao)電熔(rong)凝氧(yang)(yang)化(hua)(hua)鎂的(de)原料，部分(fen)地(di)區水鎂石(shi)的(de)化(hua)(hua)學成分(fen)見表2。

表2水鎂石的化(hua)學成分/%

③輕燒氧(yang)化(hua)鎂(mei)。以(yi)輕燒氧(yang)化(hua)鎂(mei)作為電熔(rong)氧(yang)化(hua)鎂(mei)原料(liao)，可以(yi)使(shi)生產環境得(de)到改善，可以(yi)降低運輸費用。由(you)于電熔(rong)時(shi)排(pai)出氣(qi)體(ti)少，成(cheng)分(fen)也(ye)較均勻，對提高電熔(rong)氧(yang)化(hua)鎂(mei)質量有利(li)。

我(wo)國有一些電(dian)熔(rong)凝氧(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)鎂(mei)(mei)(mei)以(yi)輕(qing)(qing)燒(shao)氧(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)鎂(mei)(mei)(mei)制成球(qiu)料入(ru)(ru)爐電(dian)熔(rong)。輕(qing)(qing)燒(shao)氧(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)鎂(mei)(mei)(mei)的(de)(de)氧(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)鎂(mei)(mei)(mei)含量達到98%，以(yi)此料能生(sheng)產出白色大結晶(jing)電(dian)熔(rong)氧(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)鎂(mei)(mei)(mei)。但(dan)由(you)于成球(qiu)費用(yong)高，影響生(sheng)產成本。目前，有的(de)(de)廠家采用(yong)反射爐輕(qing)(qing)燒(shao)氧(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)鎂(mei)(mei)(mei)，以(yi)一定的(de)(de)粒度加(jia)入(ru)(ru)熔(rong)爐電(dian)熔(rong)，電(dian)熔(rong)氧(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)鎂(mei)(mei)(mei)的(de)(de)質量比用(yong)菱(ling)鎂(mei)(mei)(mei)礦(kuang)石好，成本又比用(yong)球(qiu)料作(zuo)原料時便(bian)宜，因而得到了一定的(de)(de)推廣(guang)。

④燒(shao)結鎂(mei)(mei)(mei)(mei)砂。為(wei)了某些電(dian)熔(rong)(rong)凝氧(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)鎂(mei)(mei)(mei)(mei)的(de)(de)特殊要求，有(you)時必(bi)須(xu)在(zai)(zai)電(dian)熔(rong)(rong)過程中采用燒(shao)結鎂(mei)(mei)(mei)(mei)砂作(zuo)(zuo)為(wei)電(dian)熔(rong)(rong)原料，如采用海水鎂(mei)(mei)(mei)(mei)砂作(zuo)(zuo)為(wei)電(dian)熔(rong)(rong)原料，一(yi)般首先利(li)用處理(li)海水和石灰乳作(zuo)(zuo)用生產(chan)氫(qing)氧(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)鎂(mei)(mei)(mei)(mei)，將氫(qing)氧(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)鎂(mei)(mei)(mei)(mei)煅燒(shao)成輕燒(shao)氧(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)鎂(mei)(mei)(mei)(mei)。用其他方法也可以(yi)制得輕燒(shao)氧(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)鎂(mei)(mei)(mei)(mei)(詳(xiang)見工業氧(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)鎂(mei)(mei)(mei)(mei)的(de)(de)制取方法)，采用輕燒(shao)氧(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)鎂(mei)(mei)(mei)(mei)作(zuo)(zuo)為(wei)原料生產(chan)電(dian)熔(rong)(rong)凝氧(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)鎂(mei)(mei)(mei)(mei)。奧(ao)絲脫(AusT)和拉特爾(Ruttere)等(deng)研究認為(wei)，極(ji)(ji)少量(liang)的(de)(de)雜(za)質氣(qi)體(ti)(相(xiang)(xiang)(xiang))也屬于晶(jing)體(ti)的(de)(de)雜(za)質，可明顯影(ying)響晶(jing)粒的(de)(de)長(chang)大(da)。因為(wei)雜(za)質相(xiang)(xiang)(xiang)的(de)(de)作(zuo)(zuo)用在(zai)(zai)于增(zeng)加(jia)晶(jing)界(jie)(jie)運(yun)動所需的(de)(de)能(neng)量(liang)。當晶(jing)界(jie)(jie)與(yu)第(di)二(er)相(xiang)(xiang)(xiang)相(xiang)(xiang)(xiang)遇時，晶(jing)體(ti)能(neng)量(liang)降(jiang)低，其降(jiang)低量(liang)與(yu)第(di)二(er)相(xiang)(xiang)(xiang)橫(heng)(heng)截面積(ji)成正比，所以(yi)必(bi)須(xu)提高(gao)晶(jing)界(jie)(jie)能(neng)，晶(jing)界(jie)(jie)才(cai)能(neng)離開(kai)第(di)二(er)相(xiang)(xiang)(xiang)繼續運(yun)動。并且當晶(jing)界(jie)(jie)與(yu)第(di)二(er)相(xiang)(xiang)(xiang)相(xiang)(xiang)(xiang)遇時，與(yu)第(di)二(er)相(xiang)(xiang)(xiang)橫(heng)(heng)截面積(ji)相(xiang)(xiang)(xiang)等(deng)的(de)(de)晶(jing)界(jie)(jie)必(bi)須(xu)變形，第(di)二(er)相(xiang)(xiang)(xiang)數(shu)量(liang)愈多，晶(jing)粒長(chang)大(da)的(de)(de)極(ji)(ji)限尺寸愈小。

另(ling)一方(fang)面為了降(jiang)低電熔凝氧化(hua)鎂的顯氣孔率，也(ye)應盡量減少原料氧化(hua)鎂的氣體排出(chu)，因(yin)此，采用燒結鎂砂電熔有其(qi)顯著(zhu)優點。

⑤電熔氧化鎂單晶的化學原料質量要求(qiu)：

(3)電弧熔融

這些(xie)特(te)性(xing)是(shi)(shi)同原子(zi)和分(fen)子(zi)的量子(zi)力(li)學本性(xing)如(ru)離(li)子(zi)半徑的尺寸，離(li)子(zi)的電位數值，離(li)子(zi)的電子(zi)外層結構(gou)等相(xiang)關聯(lian)。而(er)氧化鎂的離(li)子(zi)尺寸、質量和電荷、陽離(li)子(zi)和陰離(li)子(zi)之間的結合特(te)性(xing)和強(qiang)度(du)、離(li)子(zi)的極化作(zuo)用、結晶構(gou)造等決定它(ta)是(shi)(shi)一(yi)高熔點化合物。

氧化鎂的熔點(dian)和結(jie)構參數：陽離子半徑(jing)0.074mm;陰(yin)離子半徑(jing)0.53mm;結(jie)構類型NaCl;配位數6;有效配位數8.5;密(mi)度(du)3.65g/cm3;熔點(dian)2800℃。

電(dian)熔凝氧(yang)(yang)化鎂(mei)制造(zao)的(de)(de)最重要(yao)過程(cheng)是(shi)由(you)各(ge)種(zhong)鎂(mei)質原料，通過各(ge)種(zhong)形(xing)式的(de)(de)加熱(re)(re)方(fang)法產(chan)生高(gao)溫(wen)使鎂(mei)質材料(MgO)熔化，變成(cheng)氧(yang)(yang)化鎂(mei)熔體。要(yao)使氧(yang)(yang)化鎂(mei)熔融(rong)(rong)，必(bi)須消耗(hao)大(da)量(liang)的(de)(de)熱(re)(re)能，以克服離子(zi)間的(de)(de)引力(li)。通過強大(da)電(dian)弧產(chan)生高(gao)溫(wen)而熔化氧(yang)(yang)化鎂(mei)的(de)(de)方(fang)法叫(jiao)做電(dian)弧熔融(rong)(rong)法。這個融(rong)(rong)化過程(cheng)一般包括熱(re)(re)的(de)(de)傳導、脫(tuo)(tuo)水、脫(tuo)(tuo)碳、熔化、析晶、晶體長大(da)等一系列物理(li)化學變化的(de)(de)過程(cheng)。

①脫(tuo)水過(guo)(guo)程(cheng)。用(yong)水鎂(mei)石(shi)作(zuo)原料有一脫(tuo)水過(guo)(guo)程(cheng)。水鎂(mei)石(shi)的主(zhu)要成分是(shi)氫(qing)氧化鎂(mei)Mg(OH)2。其脫(tuo)水過(guo)(guo)程(cheng)是(shi)：

Mg(OH)2→MgO+H2O

②脫(tuo)碳過程。用菱鎂礦作為原料時(shi)有一(yi)(yi)個脫(tuo)碳過程，脫(tuo)碳過程包括兩個方(fang)面。一(yi)(yi)方(fang)面是(shi)菱鎂礦石(shi)的熱分解，菱鎂礦石(shi)的主要成分是(shi)碳酸鎂(MgCO3):

MgCO3→MgO+CO2

另一方面，由(you)于在電(dian)熔過程中(zhong)往往在原料氧化鎂中(zhong)加(jia)(jia)入石(shi)(shi)墨(mo)粉末(mo)添加(jia)(jia)物(助劑(ji))，在電(dian)熔爐起動過程中(zhong)需(xu)在三電(dian)極(石(shi)(shi)墨(mo)電(dian)極)的下端(duan)用石(shi)(shi)墨(mo)粉末(mo)鋪(pu)成三角形或星形導線路，在通電(dian)過程中(zhong)受熱燒(shao)損或完全燃燒(shao)除去石(shi)(shi)墨(mo)。

C+O2→CO2↑

③熔化(hua)過(guo)(guo)程(cheng)。熔化(hua)過(guo)(guo)程(cheng)即氧化(hua)鎂(mei)中(zhong)鎂(mei)離(li)子(zi)和(he)氧離(li)子(zi)在強電弧產生(sheng)(sheng)的(de)(de)(de)(de)熱(re)(re)(re)能(neng)(neng)作用(yong)下，克服單晶體(ti)中(zhong)的(de)(de)(de)(de)晶格能(neng)(neng)的(de)(de)(de)(de)束縛，變成能(neng)(neng)自由(you)運動的(de)(de)(de)(de)過(guo)(guo)程(cheng)。也就是說，氧化(hua)鎂(mei)加熱(re)(re)(re)到一定(ding)溫(wen)度(熔點)就會由(you)固體(ti)變成液體(ti)，叫熔化(hua)。在這一過(guo)(guo)程(cheng)中(zhong)需消耗(hao)大量的(de)(de)(de)(de)電能(neng)(neng)。據電熔凝氧化(hua)鎂(mei)生(sheng)(sheng)產者對用(yong)水(shui)鎂(mei)石作原料(liao)生(sheng)(sheng)產電熔凝氧化(hua)鎂(mei)的(de)(de)(de)(de)熱(re)(re)(re)平衡的(de)(de)(de)(de)衡算(suan)，熱(re)(re)(re)消耗(hao)的(de)(de)(de)(de)比例如下：氧化(hua)鎂(mei)晶體(ti)生(sheng)(sheng)成熱(re)(re)(re)消耗(hao)值34.9%，渣皮消耗(hao)熱(re)(re)(re)值15.3%，散砂生(sheng)(sheng)成熱(re)(re)(re)耗(hao)值3.0%，冷卻水(shui)耗(hao)熱(re)(re)(re)值8.4%，冷卻爐(lu)殼的(de)(de)(de)(de)水(shui)耗(hao)熱(re)(re)(re)值7.9%，爐(lu)子(zi)表面散熱(re)(re)(re)值6.4%，煙氣帶走熱(re)(re)(re)值28.8%。電能(neng)(neng)損失(shi)值3.2%，從這些統計數據可(ke)以看(kan)出，在電熔