電弧(hu)熔(rong)爐生產電熔(rong)氧化(hua)鎂的工藝流程(cheng)主要包(bao)括(kuo)：原料(liao)配料(liao)、電弧(hu)熔(rong)融、破碎(sui)、選(xuan)別、粉碎(sui)、篩別、磁(ci)選(xuan)、分類包(bao)裝等。

(1)原料

我國(guo)有(you)豐富(fu)的優(you)質菱鎂礦石，氧(yang)化鎂含量(liang)高，又易于開采，因此(ci)，被(bei)廣泛用作(zuo)電(dian)熔氧(yang)化鎂的原(yuan)料(liao)。采用菱鎂石作(zuo)原(yuan)料(liao)，碳(tan)酸鎂分解產生CO2氣體，由于有(you)大量(liang)氣體從爐內排出影響著(zhu)電(dian)熔過(guo)程的進(jin)行：

MgCO3→MgO+CO2↑

對電熔氧(yang)化(hua)鎂(mei)的(de)(de)結晶帶的(de)(de)形成均有不利影響，由于大量塵料飛損，使物料損耗和能(neng)量消耗增(zeng)高，也惡(e)化(hua)了車間(jian)生(sheng)產環(huan)境。但(dan)由于優質菱鎂(mei)礦石容易(yi)獲(huo)得，價格很低廉，所以(yi)，仍(reng)是(shi)我國電熔氧(yang)化(hua)鎂(mei)用得最(zui)多最(zui)廣泛的(de)(de)原料。

(2)配料

①菱(ling)(ling)鎂(mei)礦。菱(ling)(ling)鎂(mei)礦石中氧(yang)化(hua)鎂(mei)的(de)(de)(de)含(han)量(liang)高低和(he)化(hua)學(xue)成分直接影(ying)響到電(dian)(dian)熔凝(ning)氧(yang)化(hua)鎂(mei)的(de)(de)(de)質(zhi)量(liang)，同時在(zai)電(dian)(dian)熔過程(cheng)中也直接影(ying)響到電(dian)(dian)熔凝(ning)氧(yang)化(hua)鎂(mei)得到的(de)(de)(de)品(pin)級比(bi)例(li)，因此，為了保證(zheng)電(dian)(dian)熔凝(ning)氧(yang)化(hua)鎂(mei)的(de)(de)(de)質(zhi)量(liang)和(he)品(pin)級比(bi)例(li)，必須對(dui)各(ge)種礦石進行適當的(de)(de)(de)配(pei)比(bi)后進行熔煉(lian)。

②水(shui)(shui)鎂(mei)(mei)石(shi)(shi)(shi)。我國的(de)遼寧省水(shui)(shui)鎂(mei)(mei)石(shi)(shi)(shi)的(de)礦源非常(chang)豐富，水(shui)(shui)鎂(mei)(mei)石(shi)(shi)(shi)中(zhong)氧(yang)化(hua)鎂(mei)(mei)含量(liang)高于菱鎂(mei)(mei)礦石(shi)(shi)(shi)。它也是一種制(zhi)造電(dian)熔凝氧(yang)化(hua)鎂(mei)(mei)的(de)原料，部分地(di)區水(shui)(shui)鎂(mei)(mei)石(shi)(shi)(shi)的(de)化(hua)學成分見表(biao)2。

表2水(shui)鎂(mei)石的化(hua)學成(cheng)分/%

③輕(qing)燒(shao)氧(yang)化(hua)鎂。以輕(qing)燒(shao)氧(yang)化(hua)鎂作為電熔(rong)氧(yang)化(hua)鎂原料(liao)，可(ke)以使生產環境(jing)得(de)到改(gai)善，可(ke)以降低(di)運輸費用。由于電熔(rong)時(shi)排出氣體少，成分也較均(jun)勻，對提高(gao)電熔(rong)氧(yang)化(hua)鎂質量有利。

我國有一(yi)些(xie)電(dian)熔(rong)凝(ning)氧(yang)化(hua)鎂(mei)以(yi)輕燒氧(yang)化(hua)鎂(mei)制成球料(liao)(liao)入(ru)爐電(dian)熔(rong)。輕燒氧(yang)化(hua)鎂(mei)的氧(yang)化(hua)鎂(mei)含量達到98%，以(yi)此料(liao)(liao)能生產(chan)出白色大結晶電(dian)熔(rong)氧(yang)化(hua)鎂(mei)。但由于(yu)成球費用(yong)高，影響(xiang)生產(chan)成本(ben)。目(mu)前，有的廠家采用(yong)反(fan)射爐輕燒氧(yang)化(hua)鎂(mei)，以(yi)一(yi)定(ding)的粒(li)度加入(ru)熔(rong)爐電(dian)熔(rong)，電(dian)熔(rong)氧(yang)化(hua)鎂(mei)的質量比(bi)用(yong)菱鎂(mei)礦石好，成本(ben)又(you)比(bi)用(yong)球料(liao)(liao)作原料(liao)(liao)時便(bian)宜，因(yin)而得到了一(yi)定(ding)的推廣。

④燒(shao)(shao)結鎂(mei)(mei)砂(sha)。為(wei)了某(mou)些電(dian)(dian)熔(rong)凝(ning)(ning)氧(yang)(yang)化鎂(mei)(mei)的(de)(de)特殊(shu)要求，有(you)時(shi)(shi)必須(xu)(xu)在(zai)電(dian)(dian)熔(rong)過程中采(cai)(cai)用(yong)(yong)燒(shao)(shao)結鎂(mei)(mei)砂(sha)作(zuo)(zuo)為(wei)電(dian)(dian)熔(rong)原料，如采(cai)(cai)用(yong)(yong)海(hai)水鎂(mei)(mei)砂(sha)作(zuo)(zuo)為(wei)電(dian)(dian)熔(rong)原料，一般(ban)首先利用(yong)(yong)處理海(hai)水和(he)(he)石(shi)灰乳(ru)作(zuo)(zuo)用(yong)(yong)生(sheng)產(chan)氫(qing)氧(yang)(yang)化鎂(mei)(mei)，將氫(qing)氧(yang)(yang)化鎂(mei)(mei)煅燒(shao)(shao)成輕(qing)燒(shao)(shao)氧(yang)(yang)化鎂(mei)(mei)。用(yong)(yong)其他方法也(ye)(ye)可以制得(de)輕(qing)燒(shao)(shao)氧(yang)(yang)化鎂(mei)(mei)(詳見(jian)工業氧(yang)(yang)化鎂(mei)(mei)的(de)(de)制取方法)，采(cai)(cai)用(yong)(yong)輕(qing)燒(shao)(shao)氧(yang)(yang)化鎂(mei)(mei)作(zuo)(zuo)為(wei)原料生(sheng)產(chan)電(dian)(dian)熔(rong)凝(ning)(ning)氧(yang)(yang)化鎂(mei)(mei)。奧絲脫(AusT)和(he)(he)拉特爾(Ruttere)等研究認為(wei)，極少量(liang)的(de)(de)雜(za)質氣體(ti)(相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang))也(ye)(ye)屬于(yu)晶(jing)體(ti)的(de)(de)雜(za)質，可明(ming)顯影響晶(jing)粒的(de)(de)長(chang)大。因為(wei)雜(za)質相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)的(de)(de)作(zuo)(zuo)用(yong)(yong)在(zai)于(yu)增加晶(jing)界運動所需(xu)的(de)(de)能量(liang)。當晶(jing)界與(yu)第(di)(di)(di)二(er)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)遇時(shi)(shi)，晶(jing)體(ti)能量(liang)降低，其降低量(liang)與(yu)第(di)(di)(di)二(er)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)橫截面積成正比，所以必須(xu)(xu)提(ti)高(gao)晶(jing)界能，晶(jing)界才能離開(kai)第(di)(di)(di)二(er)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)繼續運動。并且當晶(jing)界與(yu)第(di)(di)(di)二(er)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)遇時(shi)(shi)，與(yu)第(di)(di)(di)二(er)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)橫截面積相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)等的(de)(de)晶(jing)界必須(xu)(xu)變形，第(di)(di)(di)二(er)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)數量(liang)愈多，晶(jing)粒長(chang)大的(de)(de)極限尺寸愈小。

另一方面(mian)為了降低電(dian)熔(rong)凝氧(yang)化鎂的顯(xian)氣孔率(lv)，也應盡量減少原料氧(yang)化鎂的氣體排出，因(yin)此，采(cai)用燒結(jie)鎂砂電(dian)熔(rong)有其顯(xian)著(zhu)優點。

⑤電熔氧化(hua)(hua)鎂(mei)單晶(jing)的(de)化(hua)(hua)學原料(liao)質量要求：

(3)電弧熔融

這些特性(xing)(xing)是同原子(zi)和(he)分子(zi)的量子(zi)力(li)學本性(xing)(xing)如(ru)離(li)子(zi)半徑的尺寸，離(li)子(zi)的電位數(shu)值，離(li)子(zi)的電子(zi)外層結(jie)(jie)構(gou)等相關聯。而氧(yang)化(hua)鎂的離(li)子(zi)尺寸、質(zhi)量和(he)電荷(he)、陽離(li)子(zi)和(he)陰離(li)子(zi)之間的結(jie)(jie)合(he)特性(xing)(xing)和(he)強(qiang)度(du)、離(li)子(zi)的極化(hua)作用、結(jie)(jie)晶構(gou)造等決定它是一高熔點化(hua)合(he)物。

氧化(hua)鎂的熔(rong)點和(he)結(jie)構(gou)(gou)參數：陽離子(zi)半徑(jing)0.074mm;陰(yin)離子(zi)半徑(jing)0.53mm;結(jie)構(gou)(gou)類型NaCl;配位數6;有效配位數8.5;密度3.65g/cm3;熔(rong)點2800℃。

電(dian)(dian)熔凝氧(yang)(yang)化(hua)鎂(mei)制(zhi)造的(de)最重(zhong)要過程是由各種鎂(mei)質(zhi)原料，通過各種形式的(de)加熱方法產生高(gao)(gao)溫使鎂(mei)質(zhi)材料(MgO)熔化(hua)，變(bian)成氧(yang)(yang)化(hua)鎂(mei)熔體。要使氧(yang)(yang)化(hua)鎂(mei)熔融(rong)，必須消耗大(da)量的(de)熱能(neng)，以克服離子間的(de)引(yin)力。通過強大(da)電(dian)(dian)弧(hu)產生高(gao)(gao)溫而熔化(hua)氧(yang)(yang)化(hua)鎂(mei)的(de)方法叫做電(dian)(dian)弧(hu)熔融(rong)法。這個融(rong)化(hua)過程一(yi)般包括(kuo)熱的(de)傳導、脫水、脫碳、熔化(hua)、析晶、晶體長大(da)等一(yi)系(xi)列物理(li)化(hua)學變(bian)化(hua)的(de)過程。

①脫水(shui)過(guo)程(cheng)(cheng)。用水(shui)鎂(mei)石(shi)作(zuo)原料有一脫水(shui)過(guo)程(cheng)(cheng)。水(shui)鎂(mei)石(shi)的主要成(cheng)分是(shi)氫(qing)氧化鎂(mei)Mg(OH)2。其(qi)脫水(shui)過(guo)程(cheng)(cheng)是(shi)：

Mg(OH)2→MgO+H2O

②脫碳(tan)過程。用菱(ling)鎂礦(kuang)作為原料時有一(yi)個(ge)脫碳(tan)過程，脫碳(tan)過程包括(kuo)兩個(ge)方面。一(yi)方面是(shi)菱(ling)鎂礦(kuang)石的(de)熱分(fen)(fen)解，菱(ling)鎂礦(kuang)石的(de)主(zhu)要成分(fen)(fen)是(shi)碳(tan)酸鎂(MgCO3):

MgCO3→MgO+CO2

另一方(fang)面，由(you)于(yu)在(zai)電熔過程中(zhong)往(wang)往(wang)在(zai)原(yuan)料氧化鎂中(zhong)加入石(shi)墨(mo)(mo)粉(fen)(fen)末(mo)(mo)添(tian)加物(助劑(ji))，在(zai)電熔爐起(qi)動過程中(zhong)需在(zai)三電極(石(shi)墨(mo)(mo)電極)的下端用石(shi)墨(mo)(mo)粉(fen)(fen)末(mo)(mo)鋪成(cheng)三角形或(huo)星形導線路(lu)，在(zai)通電過程中(zhong)受熱燒損或(huo)完(wan)全燃(ran)燒除去(qu)石(shi)墨(mo)(mo)。

C+O2→CO2↑

③熔(rong)化(hua)(hua)(hua)過(guo)(guo)程(cheng)(cheng)。熔(rong)化(hua)(hua)(hua)過(guo)(guo)程(cheng)(cheng)即氧(yang)化(hua)(hua)(hua)鎂(mei)(mei)中(zhong)鎂(mei)(mei)離子(zi)(zi)(zi)和氧(yang)離子(zi)(zi)(zi)在強電弧產生(sheng)(sheng)(sheng)的(de)熱(re)能(neng)作(zuo)用下，克服單(dan)晶體中(zhong)的(de)晶格能(neng)的(de)束縛，變成(cheng)能(neng)自(zi)由(you)(you)運動(dong)的(de)過(guo)(guo)程(cheng)(cheng)。也就是說，氧(yang)化(hua)(hua)(hua)鎂(mei)(mei)加熱(re)到一(yi)定溫(wen)度(du)(熔(rong)點)就會(hui)由(you)(you)固體變成(cheng)液(ye)體，叫熔(rong)化(hua)(hua)(hua)。在這一(yi)過(guo)(guo)程(cheng)(cheng)中(zhong)需(xu)消(xiao)耗(hao)大量的(de)電能(neng)。據(ju)(ju)電熔(rong)凝氧(yang)化(hua)(hua)(hua)鎂(mei)(mei)生(sheng)(sheng)(sheng)產者對(dui)用水鎂(mei)(mei)石作(zuo)原料生(sheng)(sheng)(sheng)產電熔(rong)凝氧(yang)化(hua)(hua)(hua)鎂(mei)(mei)的(de)熱(re)平(ping)衡的(de)衡算，熱(re)消(xiao)耗(hao)的(de)比例如下：氧(yang)化(hua)(hua)(hua)鎂(mei)(mei)晶體生(sheng)(sheng)(sheng)成(cheng)熱(re)消(xiao)耗(hao)值(zhi)(zhi)34.9%，渣皮消(xiao)耗(hao)熱(re)值(zhi)(zhi)15.3%，散(san)砂生(sheng)(sheng)(sheng)成(cheng)熱(re)耗(hao)值(zhi)(zhi)3.0%，冷(leng)卻(que)水耗(hao)熱(re)值(zhi)(zhi)8.4%，冷(leng)卻(que)爐殼的(de)水耗(hao)熱(re)值(zhi)(zhi)7.9%，爐子(zi)(zi)(zi)表面散(san)熱(re)值(zhi)(zhi)6.4%，煙氣帶走熱(re)值(zhi)(zhi)28.8%。電能(neng)損失值(zhi)(zhi)3.2%，從這些統計(ji)數據(ju)(ju)可以看(kan)出，在電熔(rong)