電弧(hu)熔爐生產電熔氧化(hua)鎂(mei)的工藝流(liu)程主要包(bao)括(kuo)：原料(liao)(liao)配料(liao)(liao)、電弧(hu)熔融(rong)、破碎(sui)(sui)、選別(bie)、粉碎(sui)(sui)、篩別(bie)、磁(ci)選、分類包(bao)裝(zhuang)等。

(1)原料

我國有豐富的(de)優質(zhi)菱鎂(mei)(mei)礦(kuang)石(shi)，氧化鎂(mei)(mei)含量高，又易于(yu)(yu)開采，因此，被廣泛用作(zuo)(zuo)電熔(rong)(rong)氧化鎂(mei)(mei)的(de)原料。采用菱鎂(mei)(mei)石(shi)作(zuo)(zuo)原料，碳(tan)酸鎂(mei)(mei)分解產生CO2氣(qi)體(ti)(ti)，由于(yu)(yu)有大(da)量氣(qi)體(ti)(ti)從(cong)爐內排出影響著電熔(rong)(rong)過程的(de)進(jin)行：

MgCO3→MgO+CO2↑

對電熔氧(yang)化鎂的(de)結晶帶的(de)形成均(jun)有不利影響，由(you)于大量(liang)塵料(liao)飛(fei)損(sun)，使物料(liao)損(sun)耗和(he)能量(liang)消耗增(zeng)高，也惡(e)化了車間生(sheng)產環(huan)境。但由(you)于優質(zhi)菱鎂礦石(shi)容(rong)易獲得，價格(ge)很低(di)廉，所以(yi)，仍(reng)是(shi)我國電熔氧(yang)化鎂用得最多最廣(guang)泛的(de)原料(liao)。

(2)配料

①菱鎂礦。菱鎂礦石中氧化鎂的(de)含量(liang)高(gao)低(di)和化學成(cheng)分直接(jie)影響(xiang)到電(dian)(dian)熔凝氧化鎂的(de)質(zhi)(zhi)量(liang)，同時在電(dian)(dian)熔過程(cheng)中也直接(jie)影響(xiang)到電(dian)(dian)熔凝氧化鎂得到的(de)品(pin)級(ji)(ji)比(bi)例(li)(li)，因此，為了保(bao)證電(dian)(dian)熔凝氧化鎂的(de)質(zhi)(zhi)量(liang)和品(pin)級(ji)(ji)比(bi)例(li)(li)，必須(xu)對各種礦石進行適當的(de)配比(bi)后進行熔煉。

②水(shui)鎂(mei)(mei)石。我(wo)國的(de)遼寧省水(shui)鎂(mei)(mei)石的(de)礦源非常豐富，水(shui)鎂(mei)(mei)石中氧化(hua)(hua)(hua)鎂(mei)(mei)含量(liang)高(gao)于菱鎂(mei)(mei)礦石。它也(ye)是一種(zhong)制造(zao)電熔凝(ning)氧化(hua)(hua)(hua)鎂(mei)(mei)的(de)原料，部分地區水(shui)鎂(mei)(mei)石的(de)化(hua)(hua)(hua)學成分見(jian)表2。

表2水鎂石的化學成分/%

③輕(qing)(qing)燒(shao)(shao)氧(yang)化(hua)鎂。以(yi)輕(qing)(qing)燒(shao)(shao)氧(yang)化(hua)鎂作為電(dian)熔氧(yang)化(hua)鎂原料，可以(yi)使生(sheng)產環境得到改(gai)善，可以(yi)降(jiang)低運輸費用。由(you)于(yu)電(dian)熔時排出(chu)氣體少，成分(fen)也較均勻(yun)，對提高電(dian)熔氧(yang)化(hua)鎂質(zhi)量有利。

我國有一(yi)些電(dian)(dian)熔(rong)凝氧化鎂(mei)以輕燒(shao)(shao)氧化鎂(mei)制(zhi)成(cheng)(cheng)球料(liao)(liao)入(ru)(ru)爐電(dian)(dian)熔(rong)。輕燒(shao)(shao)氧化鎂(mei)的(de)氧化鎂(mei)含量(liang)達到(dao)98%，以此料(liao)(liao)能生(sheng)產(chan)出白色大結晶(jing)電(dian)(dian)熔(rong)氧化鎂(mei)。但由于成(cheng)(cheng)球費用高(gao)，影響生(sheng)產(chan)成(cheng)(cheng)本(ben)。目前，有的(de)廠家采用反射爐輕燒(shao)(shao)氧化鎂(mei)，以一(yi)定(ding)的(de)粒度加(jia)入(ru)(ru)熔(rong)爐電(dian)(dian)熔(rong)，電(dian)(dian)熔(rong)氧化鎂(mei)的(de)質量(liang)比用菱(ling)鎂(mei)礦石好，成(cheng)(cheng)本(ben)又比用球料(liao)(liao)作原(yuan)料(liao)(liao)時便宜(yi)，因(yin)而得(de)到(dao)了(le)一(yi)定(ding)的(de)推廣。

④燒結鎂(mei)(mei)(mei)(mei)(mei)(mei)砂(sha)(sha)。為(wei)了某些電(dian)(dian)熔凝氧(yang)化(hua)(hua)(hua)鎂(mei)(mei)(mei)(mei)(mei)(mei)的特(te)殊要(yao)求，有時必須在(zai)電(dian)(dian)熔過程中采(cai)用(yong)(yong)燒結鎂(mei)(mei)(mei)(mei)(mei)(mei)砂(sha)(sha)作(zuo)(zuo)為(wei)電(dian)(dian)熔原(yuan)(yuan)料(liao)，如采(cai)用(yong)(yong)海水(shui)鎂(mei)(mei)(mei)(mei)(mei)(mei)砂(sha)(sha)作(zuo)(zuo)為(wei)電(dian)(dian)熔原(yuan)(yuan)料(liao)，一般(ban)首先利用(yong)(yong)處(chu)理海水(shui)和石灰乳(ru)作(zuo)(zuo)用(yong)(yong)生產氫氧(yang)化(hua)(hua)(hua)鎂(mei)(mei)(mei)(mei)(mei)(mei)，將(jiang)氫氧(yang)化(hua)(hua)(hua)鎂(mei)(mei)(mei)(mei)(mei)(mei)煅燒成(cheng)輕燒氧(yang)化(hua)(hua)(hua)鎂(mei)(mei)(mei)(mei)(mei)(mei)。用(yong)(yong)其(qi)他方(fang)法也可以制得輕燒氧(yang)化(hua)(hua)(hua)鎂(mei)(mei)(mei)(mei)(mei)(mei)(詳見工業氧(yang)化(hua)(hua)(hua)鎂(mei)(mei)(mei)(mei)(mei)(mei)的制取方(fang)法)，采(cai)用(yong)(yong)輕燒氧(yang)化(hua)(hua)(hua)鎂(mei)(mei)(mei)(mei)(mei)(mei)作(zuo)(zuo)為(wei)原(yuan)(yuan)料(liao)生產電(dian)(dian)熔凝氧(yang)化(hua)(hua)(hua)鎂(mei)(mei)(mei)(mei)(mei)(mei)。奧(ao)絲脫(tuo)(AusT)和拉(la)特(te)爾(Ruttere)等研究認為(wei)，極少量(liang)的雜(za)質(zhi)(zhi)氣(qi)體(ti)(相(xiang)(xiang)(xiang))也屬(shu)于(yu)晶(jing)(jing)(jing)(jing)體(ti)的雜(za)質(zhi)(zhi)，可明顯影響晶(jing)(jing)(jing)(jing)粒的長大(da)。因為(wei)雜(za)質(zhi)(zhi)相(xiang)(xiang)(xiang)的作(zuo)(zuo)用(yong)(yong)在(zai)于(yu)增加(jia)晶(jing)(jing)(jing)(jing)界(jie)(jie)運動(dong)所需的能(neng)(neng)量(liang)。當(dang)晶(jing)(jing)(jing)(jing)界(jie)(jie)與(yu)(yu)第(di)二(er)相(xiang)(xiang)(xiang)相(xiang)(xiang)(xiang)遇時，晶(jing)(jing)(jing)(jing)體(ti)能(neng)(neng)量(liang)降低，其(qi)降低量(liang)與(yu)(yu)第(di)二(er)相(xiang)(xiang)(xiang)橫截面積成(cheng)正比，所以必須提(ti)高(gao)晶(jing)(jing)(jing)(jing)界(jie)(jie)能(neng)(neng)，晶(jing)(jing)(jing)(jing)界(jie)(jie)才(cai)能(neng)(neng)離開第(di)二(er)相(xiang)(xiang)(xiang)繼續運動(dong)。并且當(dang)晶(jing)(jing)(jing)(jing)界(jie)(jie)與(yu)(yu)第(di)二(er)相(xiang)(xiang)(xiang)相(xiang)(xiang)(xiang)遇時，與(yu)(yu)第(di)二(er)相(xiang)(xiang)(xiang)橫截面積相(xiang)(xiang)(xiang)等的晶(jing)(jing)(jing)(jing)界(jie)(jie)必須變形，第(di)二(er)相(xiang)(xiang)(xiang)數量(liang)愈多，晶(jing)(jing)(jing)(jing)粒長大(da)的極限尺寸愈小。

另一方面為(wei)了降低電(dian)熔(rong)凝氧(yang)化(hua)鎂的(de)顯氣(qi)孔率，也應盡量(liang)減少(shao)原料氧(yang)化(hua)鎂的(de)氣(qi)體排(pai)出，因(yin)此，采用燒結(jie)鎂砂電(dian)熔(rong)有其(qi)顯著優點。

⑤電(dian)熔(rong)氧(yang)化鎂單晶的化學原(yuan)料質量(liang)要求(qiu)：

(3)電弧熔融

這些特性是同原子(zi)(zi)(zi)(zi)和分(fen)子(zi)(zi)(zi)(zi)的(de)量子(zi)(zi)(zi)(zi)力學本性如(ru)離(li)(li)子(zi)(zi)(zi)(zi)半徑的(de)尺寸，離(li)(li)子(zi)(zi)(zi)(zi)的(de)電位數(shu)值，離(li)(li)子(zi)(zi)(zi)(zi)的(de)電子(zi)(zi)(zi)(zi)外層結構(gou)等相關聯(lian)。而氧化鎂的(de)離(li)(li)子(zi)(zi)(zi)(zi)尺寸、質(zhi)量和電荷、陽離(li)(li)子(zi)(zi)(zi)(zi)和陰離(li)(li)子(zi)(zi)(zi)(zi)之間的(de)結合(he)(he)特性和強度(du)、離(li)(li)子(zi)(zi)(zi)(zi)的(de)極化作用、結晶構(gou)造(zao)等決(jue)定它是一高熔點化合(he)(he)物。

氧化鎂的熔(rong)點和結構參數(shu)(shu)：陽離(li)子半徑(jing)0.074mm;陰(yin)離(li)子半徑(jing)0.53mm;結構類型NaCl;配位數(shu)(shu)6;有效配位數(shu)(shu)8.5;密度3.65g/cm3;熔(rong)點2800℃。

電(dian)熔(rong)凝氧(yang)化(hua)(hua)(hua)鎂(mei)制(zhi)造(zao)的(de)(de)(de)最重要(yao)過(guo)(guo)程是(shi)由各種鎂(mei)質原料(liao)，通過(guo)(guo)各種形式的(de)(de)(de)加熱方法產生高溫(wen)使鎂(mei)質材料(liao)(MgO)熔(rong)化(hua)(hua)(hua)，變成氧(yang)化(hua)(hua)(hua)鎂(mei)熔(rong)體。要(yao)使氧(yang)化(hua)(hua)(hua)鎂(mei)熔(rong)融(rong)(rong)(rong)，必須消耗大量的(de)(de)(de)熱能(neng)，以克服離子間的(de)(de)(de)引(yin)力(li)。通過(guo)(guo)強(qiang)大電(dian)弧(hu)產生高溫(wen)而(er)熔(rong)化(hua)(hua)(hua)氧(yang)化(hua)(hua)(hua)鎂(mei)的(de)(de)(de)方法叫做電(dian)弧(hu)熔(rong)融(rong)(rong)(rong)法。這個融(rong)(rong)(rong)化(hua)(hua)(hua)過(guo)(guo)程一(yi)般包(bao)括(kuo)熱的(de)(de)(de)傳(chuan)導、脫水、脫碳、熔(rong)化(hua)(hua)(hua)、析晶、晶體長大等一(yi)系列(lie)物(wu)理化(hua)(hua)(hua)學變化(hua)(hua)(hua)的(de)(de)(de)過(guo)(guo)程。

①脫(tuo)水過(guo)程。用(yong)水鎂石作原料有一脫(tuo)水過(guo)程。水鎂石的主要成分(fen)是(shi)(shi)氫(qing)氧(yang)化鎂Mg(OH)2。其脫(tuo)水過(guo)程是(shi)(shi)：

Mg(OH)2→MgO+H2O

②脫(tuo)碳過程(cheng)。用菱(ling)鎂(mei)礦(kuang)作(zuo)為原料(liao)時有一個脫(tuo)碳過程(cheng)，脫(tuo)碳過程(cheng)包括兩個方面(mian)。一方面(mian)是菱(ling)鎂(mei)礦(kuang)石(shi)的熱分解，菱(ling)鎂(mei)礦(kuang)石(shi)的主要成分是碳酸鎂(mei)(MgCO3):

MgCO3→MgO+CO2

另一方面，由于在(zai)電熔過(guo)程中往(wang)往(wang)在(zai)原料氧化鎂中加入石(shi)墨粉末添(tian)加物(助劑)，在(zai)電熔爐起動過(guo)程中需在(zai)三電極(ji)(石(shi)墨電極(ji))的下端用(yong)石(shi)墨粉末鋪成三角形或(huo)(huo)星形導(dao)線路，在(zai)通(tong)電過(guo)程中受熱燒(shao)損或(huo)(huo)完全燃燒(shao)除去石(shi)墨。

C+O2→CO2↑

③熔(rong)化(hua)(hua)過(guo)程(cheng)(cheng)。熔(rong)化(hua)(hua)過(guo)程(cheng)(cheng)即(ji)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)鎂中鎂離子和氧(yang)(yang)離子在強電(dian)(dian)(dian)(dian)弧產生(sheng)的(de)熱(re)能(neng)(neng)作用下，克服單晶體中的(de)晶格能(neng)(neng)的(de)束縛，變成能(neng)(neng)自由運動的(de)過(guo)程(cheng)(cheng)。也就是說(shuo)，氧(yang)(yang)化(hua)(hua)鎂加熱(re)到一定溫度(du)(熔(rong)點)就會由固體變成液體，叫熔(rong)化(hua)(hua)。在這一過(guo)程(cheng)(cheng)中需消(xiao)耗大量(liang)的(de)電(dian)(dian)(dian)(dian)能(neng)(neng)。據電(dian)(dian)(dian)(dian)熔(rong)凝氧(yang)(yang)化(hua)(hua)鎂生(sheng)產者對用水鎂石(shi)作原料生(sheng)產電(dian)(dian)(dian)(dian)熔(rong)凝氧(yang)(yang)化(hua)(hua)鎂的(de)熱(re)平衡(heng)的(de)衡(heng)算，熱(re)消(xiao)耗的(de)比例如(ru)下：氧(yang)(yang)化(hua)(hua)鎂晶體生(sheng)成熱(re)消(xiao)耗值(zhi)34.9%，渣皮消(xiao)耗熱(re)值(zhi)15.3%，散砂生(sheng)成熱(re)耗值(zhi)3.0%，冷卻水耗熱(re)值(zhi)8.4%，冷卻爐(lu)殼的(de)水耗熱(re)值(zhi)7.9%，爐(lu)子表(biao)面散熱(re)值(zhi)6.4%，煙氣帶走熱(re)值(zhi)28.8%。電(dian)(dian)(dian)(dian)能(neng)(neng)損失值(zhi)3.2%，從(cong)這些統計(ji)數(shu)據可以看(kan)出，在電(dian)(dian)(dian)(dian)熔(rong)