電弧熔爐生產電熔氧(yang)化鎂的工藝(yi)流程(cheng)主(zhu)要包括(kuo)：原料(liao)配料(liao)、電弧熔融、破(po)碎、選(xuan)別、粉碎、篩別、磁(ci)選(xuan)、分類包裝(zhuang)等(deng)。

(1)原料

我(wo)國有(you)豐(feng)富的優質(zhi)菱鎂(mei)礦石(shi)，氧(yang)(yang)化(hua)(hua)鎂(mei)含量(liang)(liang)高，又易于開(kai)采，因(yin)此，被廣泛(fan)用(yong)作電(dian)熔氧(yang)(yang)化(hua)(hua)鎂(mei)的原料。采用(yong)菱鎂(mei)石(shi)作原料，碳酸鎂(mei)分(fen)解產生CO2氣(qi)體(ti)，由(you)于有(you)大量(liang)(liang)氣(qi)體(ti)從(cong)爐內排出影響著(zhu)電(dian)熔過(guo)程的進(jin)行：

MgCO3→MgO+CO2↑

對電熔氧化鎂(mei)的結晶(jing)帶的形成均(jun)有不(bu)利(li)影(ying)響，由于(yu)大量塵料飛(fei)損，使物料損耗和能量消(xiao)耗增高，也惡(e)化了車間生產(chan)環境(jing)。但由于(yu)優質菱鎂(mei)礦石(shi)容易獲(huo)得，價格很低廉(lian)，所以(yi)，仍是我國電熔氧化鎂(mei)用(yong)得最多(duo)最廣泛的原料。

(2)配料

①菱(ling)鎂(mei)礦(kuang)(kuang)。菱(ling)鎂(mei)礦(kuang)(kuang)石中氧化(hua)鎂(mei)的(de)含量高低和(he)化(hua)學成(cheng)分直(zhi)接影響到(dao)電熔(rong)凝氧化(hua)鎂(mei)的(de)質(zhi)量，同(tong)時在電熔(rong)過程中也直(zhi)接影響到(dao)電熔(rong)凝氧化(hua)鎂(mei)得到(dao)的(de)品(pin)級比(bi)例，因(yin)此，為了保證(zheng)電熔(rong)凝氧化(hua)鎂(mei)的(de)質(zhi)量和(he)品(pin)級比(bi)例，必須對各種礦(kuang)(kuang)石進(jin)行(xing)適當的(de)配比(bi)后進(jin)行(xing)熔(rong)煉(lian)。

②水(shui)鎂石。我國的(de)遼寧(ning)省水(shui)鎂石的(de)礦(kuang)源(yuan)非常豐富，水(shui)鎂石中(zhong)氧(yang)化鎂含(han)量高于菱鎂礦(kuang)石。它也是一(yi)種(zhong)制造電熔凝氧(yang)化鎂的(de)原料，部(bu)分(fen)地(di)區水(shui)鎂石的(de)化學(xue)成分(fen)見表2。

表2水鎂石的化學成(cheng)分/%

③輕燒氧(yang)化(hua)(hua)(hua)鎂。以輕燒氧(yang)化(hua)(hua)(hua)鎂作為電熔氧(yang)化(hua)(hua)(hua)鎂原料，可(ke)以使生產(chan)環境得到改善，可(ke)以降(jiang)低運輸(shu)費用。由于(yu)電熔時排出氣體少，成分也(ye)較均勻，對提高電熔氧(yang)化(hua)(hua)(hua)鎂質量有(you)利。

我(wo)國有一些電(dian)(dian)(dian)(dian)熔(rong)(rong)凝氧(yang)(yang)化(hua)鎂(mei)(mei)(mei)以(yi)輕燒氧(yang)(yang)化(hua)鎂(mei)(mei)(mei)制成球(qiu)(qiu)料入爐(lu)電(dian)(dian)(dian)(dian)熔(rong)(rong)。輕燒氧(yang)(yang)化(hua)鎂(mei)(mei)(mei)的氧(yang)(yang)化(hua)鎂(mei)(mei)(mei)含量達到98%，以(yi)此料能生(sheng)產(chan)出白色大(da)結晶(jing)電(dian)(dian)(dian)(dian)熔(rong)(rong)氧(yang)(yang)化(hua)鎂(mei)(mei)(mei)。但由于成球(qiu)(qiu)費用(yong)高，影響生(sheng)產(chan)成本(ben)。目(mu)前，有的廠家(jia)采用(yong)反(fan)射爐(lu)輕燒氧(yang)(yang)化(hua)鎂(mei)(mei)(mei)，以(yi)一定(ding)的粒度加入熔(rong)(rong)爐(lu)電(dian)(dian)(dian)(dian)熔(rong)(rong)，電(dian)(dian)(dian)(dian)熔(rong)(rong)氧(yang)(yang)化(hua)鎂(mei)(mei)(mei)的質量比用(yong)菱鎂(mei)(mei)(mei)礦石好，成本(ben)又(you)比用(yong)球(qiu)(qiu)料作原(yuan)料時(shi)便宜，因而(er)得到了(le)一定(ding)的推廣。

④燒(shao)結鎂(mei)(mei)(mei)(mei)砂。為(wei)了某(mou)些電(dian)熔凝(ning)氧(yang)化(hua)(hua)(hua)鎂(mei)(mei)(mei)(mei)的(de)(de)特殊要求(qiu)，有時(shi)必(bi)須(xu)在電(dian)熔過程中采(cai)用(yong)(yong)燒(shao)結鎂(mei)(mei)(mei)(mei)砂作(zuo)為(wei)電(dian)熔原(yuan)料，如采(cai)用(yong)(yong)海水鎂(mei)(mei)(mei)(mei)砂作(zuo)為(wei)電(dian)熔原(yuan)料，一般首先(xian)利用(yong)(yong)處理(li)海水和石灰乳作(zuo)用(yong)(yong)生產氫(qing)氧(yang)化(hua)(hua)(hua)鎂(mei)(mei)(mei)(mei)，將氫(qing)氧(yang)化(hua)(hua)(hua)鎂(mei)(mei)(mei)(mei)煅燒(shao)成輕燒(shao)氧(yang)化(hua)(hua)(hua)鎂(mei)(mei)(mei)(mei)。用(yong)(yong)其他方(fang)法(fa)也可(ke)以制(zhi)得(de)輕燒(shao)氧(yang)化(hua)(hua)(hua)鎂(mei)(mei)(mei)(mei)(詳見工業氧(yang)化(hua)(hua)(hua)鎂(mei)(mei)(mei)(mei)的(de)(de)制(zhi)取方(fang)法(fa))，采(cai)用(yong)(yong)輕燒(shao)氧(yang)化(hua)(hua)(hua)鎂(mei)(mei)(mei)(mei)作(zuo)為(wei)原(yuan)料生產電(dian)熔凝(ning)氧(yang)化(hua)(hua)(hua)鎂(mei)(mei)(mei)(mei)。奧絲脫(AusT)和拉特爾(Ruttere)等研(yan)究認為(wei)，極(ji)少量的(de)(de)雜質(zhi)氣體(相)也屬于(yu)晶(jing)(jing)體的(de)(de)雜質(zhi)，可(ke)明(ming)顯影響晶(jing)(jing)粒的(de)(de)長大(da)。因為(wei)雜質(zhi)相的(de)(de)作(zuo)用(yong)(yong)在于(yu)增加(jia)晶(jing)(jing)界(jie)運動所需的(de)(de)能量。當晶(jing)(jing)界(jie)與(yu)第(di)二(er)(er)相相遇(yu)時(shi)，晶(jing)(jing)體能量降(jiang)低，其降(jiang)低量與(yu)第(di)二(er)(er)相橫(heng)(heng)截(jie)面積(ji)成正(zheng)比，所以必(bi)須(xu)提高(gao)晶(jing)(jing)界(jie)能，晶(jing)(jing)界(jie)才能離開第(di)二(er)(er)相繼續運動。并且當晶(jing)(jing)界(jie)與(yu)第(di)二(er)(er)相相遇(yu)時(shi)，與(yu)第(di)二(er)(er)相橫(heng)(heng)截(jie)面積(ji)相等的(de)(de)晶(jing)(jing)界(jie)必(bi)須(xu)變形(xing)，第(di)二(er)(er)相數量愈多，晶(jing)(jing)粒長大(da)的(de)(de)極(ji)限(xian)尺(chi)寸愈小。

另一方面為了(le)降(jiang)低電熔凝氧化(hua)鎂(mei)(mei)的顯(xian)氣(qi)孔率，也應盡量(liang)減少原料氧化(hua)鎂(mei)(mei)的氣(qi)體排出(chu)，因此，采用燒結鎂(mei)(mei)砂電熔有其(qi)顯(xian)著(zhu)優點。

⑤電熔(rong)氧化鎂單(dan)晶(jing)的化學原(yuan)料質量要求：

(3)電弧熔融

這些特性(xing)是同原子(zi)(zi)(zi)(zi)和分子(zi)(zi)(zi)(zi)的(de)量子(zi)(zi)(zi)(zi)力學本性(xing)如離(li)子(zi)(zi)(zi)(zi)半徑的(de)尺寸，離(li)子(zi)(zi)(zi)(zi)的(de)電(dian)位數值，離(li)子(zi)(zi)(zi)(zi)的(de)電(dian)子(zi)(zi)(zi)(zi)外(wai)層結構等(deng)相關(guan)聯。而(er)氧(yang)化(hua)鎂的(de)離(li)子(zi)(zi)(zi)(zi)尺寸、質(zhi)量和電(dian)荷(he)、陽離(li)子(zi)(zi)(zi)(zi)和陰離(li)子(zi)(zi)(zi)(zi)之(zhi)間(jian)的(de)結合(he)特性(xing)和強度、離(li)子(zi)(zi)(zi)(zi)的(de)極化(hua)作用、結晶(jing)構造等(deng)決定它(ta)是一高熔點化(hua)合(he)物。

氧化鎂(mei)的熔(rong)點(dian)和結構參數：陽離子半徑0.074mm;陰(yin)離子半徑0.53mm;結構類型NaCl;配位數6;有效配位數8.5;密(mi)度3.65g/cm3;熔(rong)點(dian)2800℃。

電(dian)熔凝(ning)氧(yang)化(hua)鎂(mei)制造(zao)的最重要過程是由各(ge)種鎂(mei)質原料，通(tong)過各(ge)種形式的加熱方法產生(sheng)(sheng)高溫(wen)使鎂(mei)質材料(MgO)熔化(hua)，變成氧(yang)化(hua)鎂(mei)熔體。要使氧(yang)化(hua)鎂(mei)熔融，必須消耗(hao)大(da)量的熱能，以(yi)克服(fu)離子間的引力。通(tong)過強大(da)電(dian)弧(hu)產生(sheng)(sheng)高溫(wen)而熔化(hua)氧(yang)化(hua)鎂(mei)的方法叫做(zuo)電(dian)弧(hu)熔融法。這個融化(hua)過程一般(ban)包括熱的傳(chuan)導、脫水、脫碳、熔化(hua)、析晶、晶體長大(da)等(deng)一系列物理化(hua)學(xue)變化(hua)的過程。

①脫(tuo)水(shui)過程。用水(shui)鎂(mei)石作原料有一脫(tuo)水(shui)過程。水(shui)鎂(mei)石的主要成分是氫氧(yang)化(hua)鎂(mei)Mg(OH)2。其脫(tuo)水(shui)過程是：

Mg(OH)2→MgO+H2O

②脫碳(tan)過(guo)(guo)程(cheng)。用菱鎂(mei)(mei)礦作為原料時有一個脫碳(tan)過(guo)(guo)程(cheng)，脫碳(tan)過(guo)(guo)程(cheng)包括兩個方面。一方面是(shi)菱鎂(mei)(mei)礦石(shi)的熱分解，菱鎂(mei)(mei)礦石(shi)的主要成分是(shi)碳(tan)酸鎂(mei)(mei)(MgCO3):

MgCO3→MgO+CO2

另(ling)一方面，由(you)于在電熔過程(cheng)中往(wang)往(wang)在原料氧化鎂中加入石墨(mo)(mo)粉末添加物(wu)(助劑)，在電熔爐起動過程(cheng)中需在三(san)電極(ji)(ji)(石墨(mo)(mo)電極(ji)(ji))的(de)下(xia)端用石墨(mo)(mo)粉末鋪成三(san)角形(xing)或星形(xing)導(dao)線路(lu)，在通電過程(cheng)中受熱燒損或完全(quan)燃燒除(chu)去(qu)石墨(mo)(mo)。

C+O2→CO2↑

③熔化(hua)(hua)(hua)過(guo)程。熔化(hua)(hua)(hua)過(guo)程即(ji)氧(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)鎂(mei)(mei)(mei)(mei)(mei)中(zhong)(zhong)鎂(mei)(mei)(mei)(mei)(mei)離(li)子(zi)(zi)和氧(yang)(yang)(yang)離(li)子(zi)(zi)在強電弧(hu)產生的(de)(de)(de)(de)(de)熱(re)(re)能作(zuo)用(yong)(yong)下(xia)(xia)，克服單(dan)晶體(ti)(ti)中(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)晶格能的(de)(de)(de)(de)(de)束(shu)縛，變(bian)成(cheng)(cheng)能自由(you)(you)運動(dong)的(de)(de)(de)(de)(de)過(guo)程。也(ye)就(jiu)是說(shuo)，氧(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)鎂(mei)(mei)(mei)(mei)(mei)加熱(re)(re)到一(yi)定溫(wen)度(熔點)就(jiu)會由(you)(you)固體(ti)(ti)變(bian)成(cheng)(cheng)液(ye)體(ti)(ti)，叫熔化(hua)(hua)(hua)。在這(zhe)一(yi)過(guo)程中(zhong)(zhong)需(xu)消耗(hao)大量的(de)(de)(de)(de)(de)電能。據(ju)(ju)電熔凝(ning)氧(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)鎂(mei)(mei)(mei)(mei)(mei)生產者對用(yong)(yong)水鎂(mei)(mei)(mei)(mei)(mei)石作(zuo)原料生產電熔凝(ning)氧(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)鎂(mei)(mei)(mei)(mei)(mei)的(de)(de)(de)(de)(de)熱(re)(re)平衡的(de)(de)(de)(de)(de)衡算，熱(re)(re)消耗(hao)的(de)(de)(de)(de)(de)比例(li)如(ru)下(xia)(xia)：氧(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)鎂(mei)(mei)(mei)(mei)(mei)晶體(ti)(ti)生成(cheng)(cheng)熱(re)(re)消耗(hao)值(zhi)(zhi)34.9%，渣皮消耗(hao)熱(re)(re)值(zhi)(zhi)15.3%，散砂生成(cheng)(cheng)熱(re)(re)耗(hao)值(zhi)(zhi)3.0%，冷卻水耗(hao)熱(re)(re)值(zhi)(zhi)8.4%，冷卻爐殼的(de)(de)(de)(de)(de)水耗(hao)熱(re)(re)值(zhi)(zhi)7.9%，爐子(zi)(zi)表面散熱(re)(re)值(zhi)(zhi)6.4%，煙氣帶走熱(re)(re)值(zhi)(zhi)28.8%。電能損(sun)失值(zhi)(zhi)3.2%，從這(zhe)些統(tong)計(ji)數據(ju)(ju)可(ke)以(yi)看出，在電熔