電弧熔爐生產(chan)電熔氧化鎂的工藝流程主(zhu)要(yao)包括(kuo)：原(yuan)料配料、電弧熔融、破碎(sui)、選(xuan)別(bie)、粉碎(sui)、篩別(bie)、磁選(xuan)、分類包裝(zhuang)等。

(1)原料

我(wo)國有豐富的優(you)質菱鎂(mei)礦石，氧化鎂(mei)含量高，又易(yi)于開采，因此，被(bei)廣(guang)泛用作電熔氧化鎂(mei)的原料。采用菱鎂(mei)石作原料，碳酸鎂(mei)分解(jie)產生(sheng)CO2氣(qi)體(ti)，由于有大量氣(qi)體(ti)從爐內排出影(ying)響著電熔過程的進(jin)行：

MgCO3→MgO+CO2↑

對電熔(rong)氧(yang)化(hua)(hua)鎂的(de)結晶帶的(de)形成均有不(bu)利影響(xiang)，由于大(da)量塵料(liao)飛損，使(shi)物料(liao)損耗和能量消耗增高，也惡化(hua)(hua)了(le)車間生產環(huan)境。但由于優質菱鎂礦石容易獲(huo)得，價格很低廉，所以，仍(reng)是我國(guo)電熔(rong)氧(yang)化(hua)(hua)鎂用得最多最廣泛的(de)原料(liao)。

(2)配料

①菱(ling)鎂礦。菱(ling)鎂礦石中氧化(hua)鎂的(de)含量(liang)(liang)高低和(he)(he)化(hua)學成分直(zhi)接影響到電熔凝氧化(hua)鎂的(de)質量(liang)(liang)，同時在電熔過程中也直(zhi)接影響到電熔凝氧化(hua)鎂得到的(de)品級(ji)比(bi)例(li)，因此，為了保證(zheng)電熔凝氧化(hua)鎂的(de)質量(liang)(liang)和(he)(he)品級(ji)比(bi)例(li)，必須對各種礦石進(jin)行適當的(de)配比(bi)后進(jin)行熔煉。

②水鎂(mei)(mei)石。我國的遼寧省水鎂(mei)(mei)石的礦源非常豐富，水鎂(mei)(mei)石中氧化鎂(mei)(mei)含(han)量高于菱鎂(mei)(mei)礦石。它也是一種(zhong)制(zhi)造電熔凝氧化鎂(mei)(mei)的原料，部分地區水鎂(mei)(mei)石的化學成分見(jian)表2。

表2水(shui)鎂(mei)石的化學成(cheng)分/%

③輕燒(shao)氧化(hua)鎂(mei)(mei)(mei)。以輕燒(shao)氧化(hua)鎂(mei)(mei)(mei)作為電(dian)熔(rong)(rong)氧化(hua)鎂(mei)(mei)(mei)原料(liao)，可(ke)以使生產環(huan)境(jing)得到改善，可(ke)以降(jiang)低(di)運輸(shu)費用。由于(yu)電(dian)熔(rong)(rong)時排(pai)出氣體(ti)少，成分也較均勻(yun)，對提高(gao)電(dian)熔(rong)(rong)氧化(hua)鎂(mei)(mei)(mei)質量有(you)利。

我(wo)國有一(yi)些電(dian)熔(rong)凝(ning)氧(yang)(yang)化(hua)鎂(mei)以輕燒(shao)氧(yang)(yang)化(hua)鎂(mei)制成球料(liao)入爐(lu)(lu)電(dian)熔(rong)。輕燒(shao)氧(yang)(yang)化(hua)鎂(mei)的(de)氧(yang)(yang)化(hua)鎂(mei)含(han)量(liang)達(da)到(dao)98%，以此料(liao)能生產出白色大(da)結晶(jing)電(dian)熔(rong)氧(yang)(yang)化(hua)鎂(mei)。但由于成球費用高，影響生產成本。目前，有的(de)廠家(jia)采(cai)用反射爐(lu)(lu)輕燒(shao)氧(yang)(yang)化(hua)鎂(mei)，以一(yi)定的(de)粒度加入熔(rong)爐(lu)(lu)電(dian)熔(rong)，電(dian)熔(rong)氧(yang)(yang)化(hua)鎂(mei)的(de)質量(liang)比(bi)(bi)用菱(ling)鎂(mei)礦石好，成本又比(bi)(bi)用球料(liao)作原料(liao)時便宜，因而得到(dao)了一(yi)定的(de)推(tui)廣。

④燒(shao)(shao)結鎂(mei)(mei)(mei)(mei)砂(sha)。為了某(mou)些電(dian)熔(rong)凝(ning)氧(yang)(yang)化(hua)鎂(mei)(mei)(mei)(mei)的(de)特殊要求，有(you)時(shi)必(bi)須在電(dian)熔(rong)過程中采(cai)用燒(shao)(shao)結鎂(mei)(mei)(mei)(mei)砂(sha)作(zuo)為電(dian)熔(rong)原料(liao)，如采(cai)用海水(shui)鎂(mei)(mei)(mei)(mei)砂(sha)作(zuo)為電(dian)熔(rong)原料(liao)，一般(ban)首(shou)先(xian)利用處理海水(shui)和石灰乳作(zuo)用生(sheng)產氫氧(yang)(yang)化(hua)鎂(mei)(mei)(mei)(mei)，將(jiang)氫氧(yang)(yang)化(hua)鎂(mei)(mei)(mei)(mei)煅燒(shao)(shao)成輕燒(shao)(shao)氧(yang)(yang)化(hua)鎂(mei)(mei)(mei)(mei)。用其他方(fang)法也(ye)可以制(zhi)得(de)輕燒(shao)(shao)氧(yang)(yang)化(hua)鎂(mei)(mei)(mei)(mei)(詳見工業氧(yang)(yang)化(hua)鎂(mei)(mei)(mei)(mei)的(de)制(zhi)取方(fang)法)，采(cai)用輕燒(shao)(shao)氧(yang)(yang)化(hua)鎂(mei)(mei)(mei)(mei)作(zuo)為原料(liao)生(sheng)產電(dian)熔(rong)凝(ning)氧(yang)(yang)化(hua)鎂(mei)(mei)(mei)(mei)。奧絲脫(AusT)和拉特爾(Ruttere)等(deng)研(yan)究認為，極少(shao)量(liang)(liang)的(de)雜(za)(za)質(zhi)氣體(ti)(相(xiang)(xiang))也(ye)屬于晶(jing)(jing)體(ti)的(de)雜(za)(za)質(zhi)，可明(ming)顯影響(xiang)晶(jing)(jing)粒的(de)長(chang)大(da)。因(yin)為雜(za)(za)質(zhi)相(xiang)(xiang)的(de)作(zuo)用在于增加晶(jing)(jing)界(jie)運(yun)動所需的(de)能量(liang)(liang)。當晶(jing)(jing)界(jie)與(yu)第(di)(di)二(er)相(xiang)(xiang)相(xiang)(xiang)遇(yu)時(shi)，晶(jing)(jing)體(ti)能量(liang)(liang)降低，其降低量(liang)(liang)與(yu)第(di)(di)二(er)相(xiang)(xiang)橫(heng)截面(mian)積(ji)成正比，所以必(bi)須提高晶(jing)(jing)界(jie)能，晶(jing)(jing)界(jie)才(cai)能離開第(di)(di)二(er)相(xiang)(xiang)繼續運(yun)動。并且當晶(jing)(jing)界(jie)與(yu)第(di)(di)二(er)相(xiang)(xiang)相(xiang)(xiang)遇(yu)時(shi)，與(yu)第(di)(di)二(er)相(xiang)(xiang)橫(heng)截面(mian)積(ji)相(xiang)(xiang)等(deng)的(de)晶(jing)(jing)界(jie)必(bi)須變形，第(di)(di)二(er)相(xiang)(xiang)數量(liang)(liang)愈多，晶(jing)(jing)粒長(chang)大(da)的(de)極限尺寸愈小。

另一方面為了降低電(dian)(dian)熔凝(ning)氧(yang)化鎂(mei)(mei)(mei)的(de)顯(xian)氣孔(kong)率(lv)，也應盡量減少原料氧(yang)化鎂(mei)(mei)(mei)的(de)氣體(ti)排(pai)出，因此，采(cai)用燒結鎂(mei)(mei)(mei)砂電(dian)(dian)熔有其顯(xian)著優點。

⑤電熔氧化鎂(mei)單晶的化學原料(liao)質(zhi)量要求：

(3)電弧熔融

這些特性是同原子(zi)(zi)和(he)分子(zi)(zi)的量子(zi)(zi)力學本(ben)性如離(li)(li)子(zi)(zi)半徑的尺(chi)寸，離(li)(li)子(zi)(zi)的電(dian)(dian)位數值(zhi)，離(li)(li)子(zi)(zi)的電(dian)(dian)子(zi)(zi)外層(ceng)結構等(deng)相關聯。而氧(yang)化鎂的離(li)(li)子(zi)(zi)尺(chi)寸、質量和(he)電(dian)(dian)荷、陽離(li)(li)子(zi)(zi)和(he)陰離(li)(li)子(zi)(zi)之(zhi)間的結合特性和(he)強(qiang)度、離(li)(li)子(zi)(zi)的極化作(zuo)用、結晶構造(zao)等(deng)決定它是一高熔點(dian)化合物。

氧化鎂的熔點和結構參數：陽離子(zi)半徑(jing)0.074mm;陰離子(zi)半徑(jing)0.53mm;結構類型(xing)NaCl;配(pei)位數6;有效配(pei)位數8.5;密度3.65g/cm3;熔點2800℃。

電熔凝氧(yang)化(hua)(hua)(hua)鎂(mei)制(zhi)造的(de)(de)(de)最重要過(guo)程是由各種鎂(mei)質原料，通(tong)過(guo)各種形式的(de)(de)(de)加熱方法(fa)(fa)產生(sheng)高溫使鎂(mei)質材料(MgO)熔化(hua)(hua)(hua)，變成(cheng)氧(yang)化(hua)(hua)(hua)鎂(mei)熔體(ti)。要使氧(yang)化(hua)(hua)(hua)鎂(mei)熔融，必(bi)須消耗大量的(de)(de)(de)熱能，以克服離子間(jian)的(de)(de)(de)引力。通(tong)過(guo)強大電弧產生(sheng)高溫而(er)熔化(hua)(hua)(hua)氧(yang)化(hua)(hua)(hua)鎂(mei)的(de)(de)(de)方法(fa)(fa)叫做(zuo)電弧熔融法(fa)(fa)。這個融化(hua)(hua)(hua)過(guo)程一般包括熱的(de)(de)(de)傳導、脫(tuo)水、脫(tuo)碳、熔化(hua)(hua)(hua)、析(xi)晶、晶體(ti)長大等一系列物理化(hua)(hua)(hua)學變化(hua)(hua)(hua)的(de)(de)(de)過(guo)程。

①脫水過程。用水鎂(mei)石作(zuo)原料(liao)有一脫水過程。水鎂(mei)石的主要成分是氫氧化鎂(mei)Mg(OH)2。其脫水過程是：

Mg(OH)2→MgO+H2O

②脫碳過程(cheng)。用菱(ling)(ling)鎂礦作(zuo)為原料時有一個(ge)脫碳過程(cheng)，脫碳過程(cheng)包括兩個(ge)方(fang)面。一方(fang)面是(shi)菱(ling)(ling)鎂礦石(shi)的(de)熱(re)分解，菱(ling)(ling)鎂礦石(shi)的(de)主要成分是(shi)碳酸鎂(MgCO3):

MgCO3→MgO+CO2

另一方面，由于在(zai)(zai)(zai)電熔過程(cheng)中(zhong)往(wang)(wang)往(wang)(wang)在(zai)(zai)(zai)原料氧化鎂(mei)中(zhong)加入石墨(mo)粉末添加物(助(zhu)劑)，在(zai)(zai)(zai)電熔爐(lu)起動過程(cheng)中(zhong)需在(zai)(zai)(zai)三電極(ji)(石墨(mo)電極(ji))的(de)下(xia)端(duan)用石墨(mo)粉末鋪成三角(jiao)形或星(xing)形導(dao)線路，在(zai)(zai)(zai)通電過程(cheng)中(zhong)受熱(re)燒損或完(wan)全燃燒除去(qu)石墨(mo)。

C+O2→CO2↑

③熔化(hua)(hua)過(guo)(guo)程(cheng)(cheng)。熔化(hua)(hua)過(guo)(guo)程(cheng)(cheng)即氧(yang)化(hua)(hua)鎂中(zhong)鎂離子(zi)和氧(yang)離子(zi)在(zai)強電弧產(chan)生(sheng)的熱(re)(re)能作用(yong)下，克服單晶體中(zhong)的晶格能的束縛(fu)，變成(cheng)(cheng)能自由運動的過(guo)(guo)程(cheng)(cheng)。也(ye)就(jiu)是說，氧(yang)化(hua)(hua)鎂加熱(re)(re)到(dao)一定溫度(熔點)就(jiu)會由固(gu)體變成(cheng)(cheng)液體，叫(jiao)熔化(hua)(hua)。在(zai)這一過(guo)(guo)程(cheng)(cheng)中(zhong)需消(xiao)耗大(da)量(liang)的電能。據(ju)電熔凝氧(yang)化(hua)(hua)鎂生(sheng)產(chan)者(zhe)對用(yong)水(shui)(shui)鎂石作原料(liao)生(sheng)產(chan)電熔凝氧(yang)化(hua)(hua)鎂的熱(re)(re)平(ping)衡的衡算，熱(re)(re)消(xiao)耗的比例如下：氧(yang)化(hua)(hua)鎂晶體生(sheng)成(cheng)(cheng)熱(re)(re)消(xiao)耗值(zhi)(zhi)34.9%，渣皮消(xiao)耗熱(re)(re)值(zhi)(zhi)15.3%，散(san)(san)砂生(sheng)成(cheng)(cheng)熱(re)(re)耗值(zhi)(zhi)3.0%，冷卻水(shui)(shui)耗熱(re)(re)值(zhi)(zhi)8.4%，冷卻爐(lu)殼的水(shui)(shui)耗熱(re)(re)值(zhi)(zhi)7.9%，爐(lu)子(zi)表面(mian)散(san)(san)熱(re)(re)值(zhi)(zhi)6.4%，煙氣帶(dai)走熱(re)(re)值(zhi)(zhi)28.8%。電能損(sun)失值(zhi)(zhi)3.2%，從這些(xie)統(tong)計(ji)數據(ju)可以看出，在(zai)電熔