電弧熔(rong)(rong)爐生產電熔(rong)(rong)氧化鎂的工藝流程主要包括(kuo)：原料(liao)配料(liao)、電弧熔(rong)(rong)融、破(po)碎(sui)、選別、粉(fen)碎(sui)、篩別、磁(ci)選、分類包裝等(deng)。

(1)原料

我國有豐(feng)富的優質菱鎂(mei)礦(kuang)石，氧(yang)化鎂(mei)含量高，又(you)易于開采，因此，被廣泛用(yong)作(zuo)(zuo)電(dian)熔氧(yang)化鎂(mei)的原料。采用(yong)菱鎂(mei)石作(zuo)(zuo)原料，碳(tan)酸鎂(mei)分解產(chan)生(sheng)CO2氣體(ti)，由于有大量氣體(ti)從爐(lu)內(nei)排出影響著(zhu)電(dian)熔過程的進(jin)行：

MgCO3→MgO+CO2↑

對電熔氧(yang)化鎂(mei)的結晶帶的形成均有不(bu)利影響，由于(yu)大量(liang)塵料(liao)飛(fei)損，使物料(liao)損耗和(he)能(neng)量(liang)消耗增高，也惡化了(le)車間生產(chan)環境。但由于(yu)優質菱鎂(mei)礦(kuang)石容易獲(huo)得(de)，價格很低(di)廉，所以(yi)，仍是(shi)我國(guo)電熔氧(yang)化鎂(mei)用(yong)得(de)最(zui)多最(zui)廣(guang)泛的原料(liao)。

(2)配料

①菱鎂(mei)礦。菱鎂(mei)礦石(shi)中(zhong)氧化(hua)(hua)(hua)鎂(mei)的(de)(de)含(han)量(liang)高低和化(hua)(hua)(hua)學成分直接影響到(dao)電(dian)(dian)(dian)熔(rong)(rong)(rong)凝(ning)氧化(hua)(hua)(hua)鎂(mei)的(de)(de)質(zhi)量(liang)，同時在電(dian)(dian)(dian)熔(rong)(rong)(rong)過(guo)程中(zhong)也直接影響到(dao)電(dian)(dian)(dian)熔(rong)(rong)(rong)凝(ning)氧化(hua)(hua)(hua)鎂(mei)得到(dao)的(de)(de)品(pin)級比例(li)，因此(ci)，為了保證電(dian)(dian)(dian)熔(rong)(rong)(rong)凝(ning)氧化(hua)(hua)(hua)鎂(mei)的(de)(de)質(zhi)量(liang)和品(pin)級比例(li)，必須對各種礦石(shi)進(jin)行適(shi)當的(de)(de)配比后進(jin)行熔(rong)(rong)(rong)煉。

②水(shui)鎂石(shi)(shi)。我國的遼寧省水(shui)鎂石(shi)(shi)的礦(kuang)源非(fei)常豐(feng)富，水(shui)鎂石(shi)(shi)中(zhong)氧(yang)化鎂含量高于菱鎂礦(kuang)石(shi)(shi)。它也是(shi)一種制(zhi)造電熔凝氧(yang)化鎂的原(yuan)料(liao)，部分(fen)地區水(shui)鎂石(shi)(shi)的化學(xue)成分(fen)見表(biao)2。

表2水(shui)鎂石的化(hua)學(xue)成分(fen)/%

③輕燒氧(yang)化鎂。以(yi)(yi)輕燒氧(yang)化鎂作為電(dian)熔氧(yang)化鎂原料，可(ke)以(yi)(yi)使生(sheng)產環境(jing)得到改善，可(ke)以(yi)(yi)降低運輸費(fei)用。由(you)于電(dian)熔時排出(chu)氣體少，成分也較均勻，對提高電(dian)熔氧(yang)化鎂質量有利。

我國有(you)(you)一些電熔(rong)(rong)凝氧(yang)化(hua)(hua)鎂(mei)(mei)以(yi)輕燒(shao)氧(yang)化(hua)(hua)鎂(mei)(mei)制成球料入爐電熔(rong)(rong)。輕燒(shao)氧(yang)化(hua)(hua)鎂(mei)(mei)的(de)(de)氧(yang)化(hua)(hua)鎂(mei)(mei)含(han)量(liang)達(da)到(dao)98%，以(yi)此料能生產出白(bai)色大結晶電熔(rong)(rong)氧(yang)化(hua)(hua)鎂(mei)(mei)。但由于成球費用(yong)高，影響生產成本。目前，有(you)(you)的(de)(de)廠家采用(yong)反射爐輕燒(shao)氧(yang)化(hua)(hua)鎂(mei)(mei)，以(yi)一定(ding)的(de)(de)粒度(du)加入熔(rong)(rong)爐電熔(rong)(rong)，電熔(rong)(rong)氧(yang)化(hua)(hua)鎂(mei)(mei)的(de)(de)質量(liang)比用(yong)菱鎂(mei)(mei)礦石好，成本又比用(yong)球料作原(yuan)料時便宜，因而(er)得(de)到(dao)了一定(ding)的(de)(de)推(tui)廣。

④燒結鎂(mei)(mei)砂(sha)。為了(le)某些電(dian)(dian)(dian)熔凝氧(yang)(yang)(yang)化鎂(mei)(mei)的(de)特殊要求，有(you)時必(bi)(bi)須在電(dian)(dian)(dian)熔過程(cheng)中采用(yong)燒結鎂(mei)(mei)砂(sha)作(zuo)為電(dian)(dian)(dian)熔原料(liao)(liao)(liao)，如采用(yong)海水鎂(mei)(mei)砂(sha)作(zuo)為電(dian)(dian)(dian)熔原料(liao)(liao)(liao)，一(yi)般首(shou)先利用(yong)處理海水和石灰(hui)乳作(zuo)用(yong)生(sheng)產氫氧(yang)(yang)(yang)化鎂(mei)(mei)，將氫氧(yang)(yang)(yang)化鎂(mei)(mei)煅燒成輕燒氧(yang)(yang)(yang)化鎂(mei)(mei)。用(yong)其他方法也可以(yi)制得輕燒氧(yang)(yang)(yang)化鎂(mei)(mei)(詳見工業氧(yang)(yang)(yang)化鎂(mei)(mei)的(de)制取方法)，采用(yong)輕燒氧(yang)(yang)(yang)化鎂(mei)(mei)作(zuo)為原料(liao)(liao)(liao)生(sheng)產電(dian)(dian)(dian)熔凝氧(yang)(yang)(yang)化鎂(mei)(mei)。奧(ao)絲脫(tuo)(AusT)和拉特爾(Ruttere)等研(yan)究認(ren)為，極少量(liang)(liang)(liang)的(de)雜質氣體(ti)(ti)(相(xiang)(xiang)(xiang))也屬于晶(jing)(jing)體(ti)(ti)的(de)雜質，可明顯影響晶(jing)(jing)粒的(de)長大(da)。因為雜質相(xiang)(xiang)(xiang)的(de)作(zuo)用(yong)在于增(zeng)加晶(jing)(jing)界運(yun)動(dong)所需的(de)能(neng)(neng)量(liang)(liang)(liang)。當晶(jing)(jing)界與第(di)二(er)相(xiang)(xiang)(xiang)相(xiang)(xiang)(xiang)遇時，晶(jing)(jing)體(ti)(ti)能(neng)(neng)量(liang)(liang)(liang)降低，其降低量(liang)(liang)(liang)與第(di)二(er)相(xiang)(xiang)(xiang)橫截面(mian)積成正比(bi)，所以(yi)必(bi)(bi)須提高晶(jing)(jing)界能(neng)(neng)，晶(jing)(jing)界才能(neng)(neng)離(li)開(kai)第(di)二(er)相(xiang)(xiang)(xiang)繼續(xu)運(yun)動(dong)。并(bing)且當晶(jing)(jing)界與第(di)二(er)相(xiang)(xiang)(xiang)相(xiang)(xiang)(xiang)遇時，與第(di)二(er)相(xiang)(xiang)(xiang)橫截面(mian)積相(xiang)(xiang)(xiang)等的(de)晶(jing)(jing)界必(bi)(bi)須變形，第(di)二(er)相(xiang)(xiang)(xiang)數量(liang)(liang)(liang)愈多，晶(jing)(jing)粒長大(da)的(de)極限尺寸愈小。

另一方面(mian)為了降低電熔凝(ning)氧(yang)化鎂(mei)的顯氣(qi)(qi)孔(kong)率(lv)，也應盡量減少(shao)原料(liao)氧(yang)化鎂(mei)的氣(qi)(qi)體排(pai)出，因此，采用燒結鎂(mei)砂(sha)電熔有其(qi)顯著優點。

⑤電熔氧(yang)化(hua)鎂單晶的化(hua)學原(yuan)料質量要求：

(3)電弧熔融

這(zhe)些特(te)性是同原(yuan)子(zi)(zi)和分子(zi)(zi)的(de)量(liang)子(zi)(zi)力學本性如離(li)子(zi)(zi)半徑的(de)尺寸，離(li)子(zi)(zi)的(de)電位數(shu)值，離(li)子(zi)(zi)的(de)電子(zi)(zi)外層結(jie)構等相(xiang)關聯。而(er)氧化(hua)鎂的(de)離(li)子(zi)(zi)尺寸、質量(liang)和電荷、陽離(li)子(zi)(zi)和陰離(li)子(zi)(zi)之間的(de)結(jie)合(he)特(te)性和強(qiang)度、離(li)子(zi)(zi)的(de)極化(hua)作用、結(jie)晶構造等決定它是一高(gao)熔點(dian)化(hua)合(he)物。

氧化鎂的熔點和結構參數(shu)：陽離子半徑0.074mm;陰離子半徑0.53mm;結構類型NaCl;配位數(shu)6;有(you)效配位數(shu)8.5;密度3.65g/cm3;熔點2800℃。

電熔(rong)凝氧化(hua)(hua)(hua)(hua)鎂制造的(de)(de)最(zui)重要過(guo)程是由各(ge)種鎂質原料，通過(guo)各(ge)種形式的(de)(de)加熱(re)方法(fa)產生高(gao)溫使鎂質材(cai)料(MgO)熔(rong)化(hua)(hua)(hua)(hua)，變成(cheng)氧化(hua)(hua)(hua)(hua)鎂熔(rong)體(ti)。要使氧化(hua)(hua)(hua)(hua)鎂熔(rong)融(rong)，必須(xu)消耗大量的(de)(de)熱(re)能，以(yi)克服離子間的(de)(de)引力。通過(guo)強(qiang)大電弧產生高(gao)溫而熔(rong)化(hua)(hua)(hua)(hua)氧化(hua)(hua)(hua)(hua)鎂的(de)(de)方法(fa)叫(jiao)做電弧熔(rong)融(rong)法(fa)。這(zhe)個融(rong)化(hua)(hua)(hua)(hua)過(guo)程一般包括(kuo)熱(re)的(de)(de)傳導、脫(tuo)水、脫(tuo)碳(tan)、熔(rong)化(hua)(hua)(hua)(hua)、析晶、晶體(ti)長(chang)大等一系列物理化(hua)(hua)(hua)(hua)學變化(hua)(hua)(hua)(hua)的(de)(de)過(guo)程。

①脫水過程。用水鎂(mei)(mei)石(shi)作原料(liao)有一脫水過程。水鎂(mei)(mei)石(shi)的主要成分是(shi)氫氧化(hua)鎂(mei)(mei)Mg(OH)2。其脫水過程是(shi)：

Mg(OH)2→MgO+H2O

②脫(tuo)(tuo)碳過程(cheng)(cheng)(cheng)。用菱鎂礦(kuang)作為原料時有一個脫(tuo)(tuo)碳過程(cheng)(cheng)(cheng)，脫(tuo)(tuo)碳過程(cheng)(cheng)(cheng)包括兩個方(fang)面。一方(fang)面是(shi)菱鎂礦(kuang)石的(de)熱分(fen)解，菱鎂礦(kuang)石的(de)主要成分(fen)是(shi)碳酸(suan)鎂(MgCO3):

MgCO3→MgO+CO2

另一(yi)方面，由于在(zai)電熔過程中往往在(zai)原料氧(yang)化鎂中加(jia)入石(shi)墨粉末添加(jia)物(助(zhu)劑)，在(zai)電熔爐起動(dong)過程中需在(zai)三(san)電極(石(shi)墨電極)的下端用石(shi)墨粉末鋪成(cheng)三(san)角形(xing)或星形(xing)導線路，在(zai)通電過程中受熱燒(shao)損或完(wan)全燃燒(shao)除去石(shi)墨。

C+O2→CO2↑

③熔(rong)(rong)(rong)化(hua)過程(cheng)。熔(rong)(rong)(rong)化(hua)過程(cheng)即氧化(hua)鎂中鎂離子和氧離子在強電弧產生(sheng)(sheng)的(de)(de)(de)(de)熱(re)(re)能(neng)(neng)(neng)作用下，克服(fu)單晶體(ti)中的(de)(de)(de)(de)晶格能(neng)(neng)(neng)的(de)(de)(de)(de)束縛(fu)，變(bian)(bian)成(cheng)(cheng)能(neng)(neng)(neng)自由(you)運動的(de)(de)(de)(de)過程(cheng)。也(ye)就是說(shuo)，氧化(hua)鎂加熱(re)(re)到一定(ding)溫度(du)(熔(rong)(rong)(rong)點)就會由(you)固體(ti)變(bian)(bian)成(cheng)(cheng)液體(ti)，叫熔(rong)(rong)(rong)化(hua)。在這一過程(cheng)中需消耗大量的(de)(de)(de)(de)電能(neng)(neng)(neng)。據電熔(rong)(rong)(rong)凝氧化(hua)鎂生(sheng)(sheng)產者對用水鎂石作原料生(sheng)(sheng)產電熔(rong)(rong)(rong)凝氧化(hua)鎂的(de)(de)(de)(de)熱(re)(re)平衡(heng)的(de)(de)(de)(de)衡(heng)算，熱(re)(re)消耗的(de)(de)(de)(de)比(bi)例如下：氧化(hua)鎂晶體(ti)生(sheng)(sheng)成(cheng)(cheng)熱(re)(re)消耗值(zhi)(zhi)34.9%，渣皮消耗熱(re)(re)值(zhi)(zhi)15.3%，散(san)砂(sha)生(sheng)(sheng)成(cheng)(cheng)熱(re)(re)耗值(zhi)(zhi)3.0%，冷卻水耗熱(re)(re)值(zhi)(zhi)8.4%，冷卻爐(lu)殼的(de)(de)(de)(de)水耗熱(re)(re)值(zhi)(zhi)7.9%，爐(lu)子表面散(san)熱(re)(re)值(zhi)(zhi)6.4%，煙氣帶走熱(re)(re)值(zhi)(zhi)28.8%。電能(neng)(neng)(neng)損(sun)失值(zhi)(zhi)3.2%，從(cong)這些統計數據可(ke)以看出，在電熔(rong)(rong)(rong)