電(dian)弧熔爐(lu)生產電(dian)熔氧(yang)化鎂的工藝流(liu)程(cheng)主要包(bao)括(kuo)：原料配(pei)料、電(dian)弧熔融、破碎、選別(bie)、粉(fen)碎、篩別(bie)、磁選、分類(lei)包(bao)裝等。

(1)原料

我國有(you)豐富的優(you)質菱(ling)鎂(mei)(mei)(mei)(mei)礦(kuang)石，氧(yang)化(hua)鎂(mei)(mei)(mei)(mei)含量高，又易于開(kai)采，因此，被廣泛用作(zuo)電熔氧(yang)化(hua)鎂(mei)(mei)(mei)(mei)的原料。采用菱(ling)鎂(mei)(mei)(mei)(mei)石作(zuo)原料，碳酸(suan)鎂(mei)(mei)(mei)(mei)分(fen)解產生CO2氣體，由于有(you)大量氣體從爐內(nei)排出影響(xiang)著電熔過程的進行：

MgCO3→MgO+CO2↑

對電熔氧(yang)化鎂的結晶帶的形成均(jun)有不利(li)影(ying)響，由于大量(liang)塵料飛(fei)損，使(shi)物(wu)料損耗(hao)和能量(liang)消耗(hao)增高，也惡(e)化了車間生(sheng)產環境。但由于優質菱鎂礦石容易獲得，價格很(hen)低廉，所以，仍是(shi)我國(guo)電熔氧(yang)化鎂用得最多(duo)最廣(guang)泛的原料。

(2)配料

①菱鎂(mei)礦(kuang)(kuang)。菱鎂(mei)礦(kuang)(kuang)石中氧(yang)化(hua)(hua)鎂(mei)的(de)含量高(gao)低和化(hua)(hua)學成分直接影(ying)響到電熔凝氧(yang)化(hua)(hua)鎂(mei)的(de)質量，同時在電熔過程中也直接影(ying)響到電熔凝氧(yang)化(hua)(hua)鎂(mei)得到的(de)品級(ji)(ji)比(bi)例(li)，因(yin)此，為了保(bao)證電熔凝氧(yang)化(hua)(hua)鎂(mei)的(de)質量和品級(ji)(ji)比(bi)例(li)，必須對各種(zhong)礦(kuang)(kuang)石進行適當的(de)配比(bi)后進行熔煉。

②水鎂石。我(wo)國的遼(liao)寧省水鎂石的礦源非常豐富，水鎂石中(zhong)氧化鎂含量高于(yu)菱鎂礦石。它也是一種制(zhi)造電熔凝氧化鎂的原料，部分地(di)區水鎂石的化學(xue)成分見表2。

表2水鎂石的化學成分/%

③輕(qing)燒氧(yang)化鎂。以(yi)輕(qing)燒氧(yang)化鎂作為電(dian)熔(rong)(rong)氧(yang)化鎂原(yuan)料，可以(yi)使生(sheng)產環(huan)境得到改善，可以(yi)降低(di)運輸費用。由于電(dian)熔(rong)(rong)時排出氣體少，成分(fen)也較(jiao)均勻，對提高電(dian)熔(rong)(rong)氧(yang)化鎂質(zhi)量有(you)利。

我國(guo)有一(yi)些電熔(rong)凝(ning)氧(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)鎂(mei)(mei)(mei)以(yi)輕燒(shao)氧(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)鎂(mei)(mei)(mei)制成(cheng)(cheng)球(qiu)料入爐電熔(rong)。輕燒(shao)氧(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)鎂(mei)(mei)(mei)的(de)(de)(de)氧(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)鎂(mei)(mei)(mei)含量(liang)達(da)到(dao)98%，以(yi)此料能生產出白(bai)色大結晶電熔(rong)氧(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)鎂(mei)(mei)(mei)。但由于成(cheng)(cheng)球(qiu)費用高(gao)，影響(xiang)生產成(cheng)(cheng)本(ben)。目前，有的(de)(de)(de)廠家(jia)采用反(fan)射爐輕燒(shao)氧(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)鎂(mei)(mei)(mei)，以(yi)一(yi)定的(de)(de)(de)粒度加(jia)入熔(rong)爐電熔(rong)，電熔(rong)氧(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)鎂(mei)(mei)(mei)的(de)(de)(de)質量(liang)比用菱鎂(mei)(mei)(mei)礦石好，成(cheng)(cheng)本(ben)又比用球(qiu)料作原料時便宜，因而得(de)到(dao)了一(yi)定的(de)(de)(de)推廣。

④燒結鎂(mei)(mei)砂。為(wei)(wei)了某(mou)些電(dian)(dian)(dian)熔(rong)凝(ning)氧(yang)(yang)化(hua)鎂(mei)(mei)的(de)(de)特殊要求，有時必(bi)須(xu)在電(dian)(dian)(dian)熔(rong)過程中采用(yong)燒結鎂(mei)(mei)砂作(zuo)為(wei)(wei)電(dian)(dian)(dian)熔(rong)原料(liao)，如采用(yong)海水鎂(mei)(mei)砂作(zuo)為(wei)(wei)電(dian)(dian)(dian)熔(rong)原料(liao)，一(yi)般首先利用(yong)處理海水和石灰乳作(zuo)用(yong)生產氫氧(yang)(yang)化(hua)鎂(mei)(mei)，將氫氧(yang)(yang)化(hua)鎂(mei)(mei)煅燒成(cheng)(cheng)輕燒氧(yang)(yang)化(hua)鎂(mei)(mei)。用(yong)其(qi)他方法(fa)也可以(yi)制(zhi)得輕燒氧(yang)(yang)化(hua)鎂(mei)(mei)(詳見工業氧(yang)(yang)化(hua)鎂(mei)(mei)的(de)(de)制(zhi)取方法(fa))，采用(yong)輕燒氧(yang)(yang)化(hua)鎂(mei)(mei)作(zuo)為(wei)(wei)原料(liao)生產電(dian)(dian)(dian)熔(rong)凝(ning)氧(yang)(yang)化(hua)鎂(mei)(mei)。奧絲(si)脫(AusT)和拉(la)特爾(er)(Ruttere)等研究認(ren)為(wei)(wei)，極少量的(de)(de)雜質(zhi)氣體(ti)(相(xiang))也屬于晶(jing)(jing)(jing)(jing)體(ti)的(de)(de)雜質(zhi)，可明顯(xian)影響(xiang)晶(jing)(jing)(jing)(jing)粒(li)的(de)(de)長大。因(yin)為(wei)(wei)雜質(zhi)相(xiang)的(de)(de)作(zuo)用(yong)在于增加晶(jing)(jing)(jing)(jing)界(jie)運動(dong)所需的(de)(de)能量。當(dang)晶(jing)(jing)(jing)(jing)界(jie)與(yu)第二(er)(er)相(xiang)相(xiang)遇時，晶(jing)(jing)(jing)(jing)體(ti)能量降(jiang)低(di)，其(qi)降(jiang)低(di)量與(yu)第二(er)(er)相(xiang)橫(heng)截(jie)面積成(cheng)(cheng)正比，所以(yi)必(bi)須(xu)提高晶(jing)(jing)(jing)(jing)界(jie)能，晶(jing)(jing)(jing)(jing)界(jie)才能離開第二(er)(er)相(xiang)繼(ji)續運動(dong)。并且當(dang)晶(jing)(jing)(jing)(jing)界(jie)與(yu)第二(er)(er)相(xiang)相(xiang)遇時，與(yu)第二(er)(er)相(xiang)橫(heng)截(jie)面積相(xiang)等的(de)(de)晶(jing)(jing)(jing)(jing)界(jie)必(bi)須(xu)變形，第二(er)(er)相(xiang)數量愈多，晶(jing)(jing)(jing)(jing)粒(li)長大的(de)(de)極限尺(chi)寸愈小(xiao)。

另一方面為(wei)了降低(di)電熔(rong)凝氧化鎂(mei)的顯氣(qi)孔率，也應盡量減少原料氧化鎂(mei)的氣(qi)體排出(chu)，因此，采用燒結鎂(mei)砂電熔(rong)有其(qi)顯著(zhu)優點。

⑤電熔氧化鎂單晶的化學原料(liao)質量要求：

(3)電弧熔融

這些特性是(shi)同原子(zi)(zi)(zi)和分(fen)子(zi)(zi)(zi)的(de)量子(zi)(zi)(zi)力學本性如離(li)(li)子(zi)(zi)(zi)半(ban)徑的(de)尺(chi)(chi)寸，離(li)(li)子(zi)(zi)(zi)的(de)電位數值，離(li)(li)子(zi)(zi)(zi)的(de)電子(zi)(zi)(zi)外層結構等(deng)相關(guan)聯。而氧化(hua)鎂(mei)的(de)離(li)(li)子(zi)(zi)(zi)尺(chi)(chi)寸、質(zhi)量和電荷、陽離(li)(li)子(zi)(zi)(zi)和陰離(li)(li)子(zi)(zi)(zi)之間的(de)結合(he)特性和強(qiang)度(du)、離(li)(li)子(zi)(zi)(zi)的(de)極化(hua)作用、結晶(jing)構造等(deng)決定(ding)它是(shi)一(yi)高熔點化(hua)合(he)物(wu)。

氧化(hua)鎂的熔點和結(jie)構參數(shu)：陽離子半徑0.074mm;陰離子半徑0.53mm;結(jie)構類(lei)型NaCl;配位數(shu)6;有效配位數(shu)8.5;密度3.65g/cm3;熔點2800℃。

電熔(rong)(rong)(rong)(rong)凝(ning)氧化鎂(mei)(mei)制造的(de)最重要(yao)過程是由各種鎂(mei)(mei)質原料(liao)，通過各種形式(shi)的(de)加熱方法產生(sheng)高溫使(shi)鎂(mei)(mei)質材料(liao)(MgO)熔(rong)(rong)(rong)(rong)化，變(bian)成氧化鎂(mei)(mei)熔(rong)(rong)(rong)(rong)體。要(yao)使(shi)氧化鎂(mei)(mei)熔(rong)(rong)(rong)(rong)融(rong)，必須消耗大(da)量的(de)熱能(neng)，以(yi)克服(fu)離子間的(de)引力。通過強大(da)電弧(hu)產生(sheng)高溫而熔(rong)(rong)(rong)(rong)化氧化鎂(mei)(mei)的(de)方法叫做電弧(hu)熔(rong)(rong)(rong)(rong)融(rong)法。這個(ge)融(rong)化過程一般包括熱的(de)傳導、脫水、脫碳、熔(rong)(rong)(rong)(rong)化、析(xi)晶(jing)、晶(jing)體長大(da)等一系列物理化學變(bian)化的(de)過程。

①脫水(shui)(shui)(shui)過程。用(yong)水(shui)(shui)(shui)鎂石(shi)作原(yuan)料有一(yi)脫水(shui)(shui)(shui)過程。水(shui)(shui)(shui)鎂石(shi)的主(zhu)要成分是(shi)氫氧化鎂Mg(OH)2。其脫水(shui)(shui)(shui)過程是(shi)：

Mg(OH)2→MgO+H2O

②脫(tuo)碳過(guo)程。用菱鎂礦(kuang)(kuang)作(zuo)為(wei)原料(liao)時有(you)一個(ge)脫(tuo)碳過(guo)程，脫(tuo)碳過(guo)程包括(kuo)兩個(ge)方面。一方面是菱鎂礦(kuang)(kuang)石的熱分(fen)(fen)解(jie)，菱鎂礦(kuang)(kuang)石的主要成(cheng)分(fen)(fen)是碳酸鎂(MgCO3):

MgCO3→MgO+CO2

另一方面(mian)，由(you)于在電(dian)熔過程中往(wang)往(wang)在原料氧化鎂中加(jia)入石(shi)墨(mo)粉末添加(jia)物(助劑)，在電(dian)熔爐(lu)起動過程中需在三(san)電(dian)極(ji)(石(shi)墨(mo)電(dian)極(ji))的下端用(yong)石(shi)墨(mo)粉末鋪成三(san)角(jiao)形或星(xing)形導線路(lu)，在通電(dian)過程中受熱燒損或完全(quan)燃燒除去石(shi)墨(mo)。

C+O2→CO2↑

③熔(rong)(rong)(rong)(rong)(rong)化過(guo)程(cheng)。熔(rong)(rong)(rong)(rong)(rong)化過(guo)程(cheng)即氧(yang)(yang)化鎂(mei)(mei)(mei)中鎂(mei)(mei)(mei)離子(zi)和(he)氧(yang)(yang)離子(zi)在(zai)強(qiang)電(dian)弧產(chan)(chan)生(sheng)的(de)(de)熱(re)能(neng)(neng)作(zuo)用下，克服單晶體中的(de)(de)晶格能(neng)(neng)的(de)(de)束縛，變(bian)成(cheng)(cheng)(cheng)能(neng)(neng)自由運動的(de)(de)過(guo)程(cheng)。也就(jiu)是說，氧(yang)(yang)化鎂(mei)(mei)(mei)加(jia)熱(re)到一定溫度(熔(rong)(rong)(rong)(rong)(rong)點)就(jiu)會(hui)由固體變(bian)成(cheng)(cheng)(cheng)液體，叫(jiao)熔(rong)(rong)(rong)(rong)(rong)化。在(zai)這一過(guo)程(cheng)中需消(xiao)耗(hao)大量(liang)的(de)(de)電(dian)能(neng)(neng)。據電(dian)熔(rong)(rong)(rong)(rong)(rong)凝氧(yang)(yang)化鎂(mei)(mei)(mei)生(sheng)產(chan)(chan)者(zhe)對用水鎂(mei)(mei)(mei)石(shi)作(zuo)原(yuan)料生(sheng)產(chan)(chan)電(dian)熔(rong)(rong)(rong)(rong)(rong)凝氧(yang)(yang)化鎂(mei)(mei)(mei)的(de)(de)熱(re)平衡(heng)的(de)(de)衡(heng)算(suan)，熱(re)消(xiao)耗(hao)的(de)(de)比例如下：氧(yang)(yang)化鎂(mei)(mei)(mei)晶體生(sheng)成(cheng)(cheng)(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%，散砂生(sheng)成(cheng)(cheng)(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(lu)殼(ke)的(de)(de)水耗(hao)熱(re)值(zhi)(zhi)7.9%，爐(lu)子(zi)表面(mian)散熱(re)值(zhi)(zhi)6.4%，煙(yan)氣帶(dai)走熱(re)值(zhi)(zhi)28.8%。電(dian)能(neng)(neng)損失(shi)值(zhi)(zhi)3.2%，從這些(xie)統(tong)計數據可(ke)以看出，在(zai)電(dian)熔(rong)(rong)(rong)(rong)(rong)