電弧(hu)熔(rong)爐(lu)生(sheng)產電熔(rong)氧化鎂的(de)工藝流程主(zhu)要包(bao)括(kuo)：原料配料、電弧(hu)熔(rong)融、破碎(sui)、選(xuan)別、粉碎(sui)、篩(shai)別、磁(ci)選(xuan)、分類(lei)包(bao)裝等。

(1)原料

我國(guo)有豐富的優(you)質菱(ling)鎂(mei)(mei)礦石(shi)(shi)，氧化鎂(mei)(mei)含量(liang)(liang)高，又易于(yu)開采，因此，被廣泛用(yong)(yong)作(zuo)(zuo)電(dian)熔氧化鎂(mei)(mei)的原(yuan)料。采用(yong)(yong)菱(ling)鎂(mei)(mei)石(shi)(shi)作(zuo)(zuo)原(yuan)料，碳酸鎂(mei)(mei)分解(jie)產生CO2氣體，由于(yu)有大量(liang)(liang)氣體從爐(lu)內(nei)排出影響著電(dian)熔過程的進行：

MgCO3→MgO+CO2↑

對電熔氧(yang)化鎂的(de)結(jie)晶帶的(de)形成均有不利(li)影(ying)響，由(you)(you)于(yu)大(da)量塵料(liao)(liao)飛(fei)損(sun)，使物料(liao)(liao)損(sun)耗和能量消耗增高，也(ye)惡化了車間生產(chan)環(huan)境(jing)。但由(you)(you)于(yu)優質菱(ling)鎂礦石容易獲得，價格很低(di)廉(lian)，所以(yi)，仍(reng)是(shi)我國電熔氧(yang)化鎂用得最(zui)多(duo)最(zui)廣泛的(de)原料(liao)(liao)。

(2)配料

①菱鎂(mei)礦(kuang)。菱鎂(mei)礦(kuang)石中(zhong)氧化鎂(mei)的含量(liang)高低和(he)化學成分(fen)直接(jie)影響到(dao)(dao)電(dian)熔(rong)凝(ning)(ning)氧化鎂(mei)的質量(liang)，同時在電(dian)熔(rong)過程中(zhong)也直接(jie)影響到(dao)(dao)電(dian)熔(rong)凝(ning)(ning)氧化鎂(mei)得到(dao)(dao)的品級比(bi)例，因(yin)此，為了(le)保(bao)證電(dian)熔(rong)凝(ning)(ning)氧化鎂(mei)的質量(liang)和(he)品級比(bi)例，必須對(dui)各種礦(kuang)石進行(xing)適當的配(pei)比(bi)后(hou)進行(xing)熔(rong)煉。

②水(shui)(shui)鎂(mei)石。我國的(de)(de)遼寧省水(shui)(shui)鎂(mei)石的(de)(de)礦源非常豐(feng)富，水(shui)(shui)鎂(mei)石中氧化鎂(mei)含量(liang)高于菱(ling)鎂(mei)礦石。它也是一(yi)種制造電熔凝氧化鎂(mei)的(de)(de)原料，部分地區水(shui)(shui)鎂(mei)石的(de)(de)化學(xue)成分見表2。

表(biao)2水鎂(mei)石的化(hua)學成分/%

③輕(qing)燒(shao)氧(yang)化(hua)鎂(mei)。以(yi)輕(qing)燒(shao)氧(yang)化(hua)鎂(mei)作(zuo)為電熔氧(yang)化(hua)鎂(mei)原料(liao)，可以(yi)使(shi)生產環(huan)境得(de)到改(gai)善(shan)，可以(yi)降低運輸費用。由(you)于電熔時排出氣體少，成分也較均勻(yun)，對提高電熔氧(yang)化(hua)鎂(mei)質量有利(li)。

我國有(you)一些電(dian)熔(rong)(rong)凝氧(yang)化鎂以(yi)輕燒氧(yang)化鎂制成球(qiu)料(liao)入爐電(dian)熔(rong)(rong)。輕燒氧(yang)化鎂的(de)氧(yang)化鎂含量達到(dao)98%，以(yi)此料(liao)能生產(chan)出白色大結晶電(dian)熔(rong)(rong)氧(yang)化鎂。但由于成球(qiu)費用高，影(ying)響生產(chan)成本(ben)。目(mu)前，有(you)的(de)廠家采用反射爐輕燒氧(yang)化鎂，以(yi)一定(ding)的(de)粒度加入熔(rong)(rong)爐電(dian)熔(rong)(rong)，電(dian)熔(rong)(rong)氧(yang)化鎂的(de)質量比(bi)用菱鎂礦石好，成本(ben)又比(bi)用球(qiu)料(liao)作原料(liao)時便宜，因而得到(dao)了一定(ding)的(de)推(tui)廣。

④燒(shao)(shao)結(jie)鎂(mei)(mei)(mei)砂。為(wei)了某些電(dian)(dian)(dian)熔(rong)凝氧(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)鎂(mei)(mei)(mei)的特(te)殊要求，有時(shi)必(bi)須在電(dian)(dian)(dian)熔(rong)過程中采用(yong)燒(shao)(shao)結(jie)鎂(mei)(mei)(mei)砂作為(wei)電(dian)(dian)(dian)熔(rong)原(yuan)(yuan)料，如采用(yong)海水(shui)鎂(mei)(mei)(mei)砂作為(wei)電(dian)(dian)(dian)熔(rong)原(yuan)(yuan)料，一(yi)般首先(xian)利用(yong)處(chu)理海水(shui)和石灰乳(ru)作用(yong)生產氫氧(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)鎂(mei)(mei)(mei)，將(jiang)氫氧(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)鎂(mei)(mei)(mei)煅(duan)燒(shao)(shao)成輕燒(shao)(shao)氧(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)鎂(mei)(mei)(mei)。用(yong)其他方法(fa)也(ye)可以制(zhi)得輕燒(shao)(shao)氧(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)鎂(mei)(mei)(mei)(詳見工業(ye)氧(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)鎂(mei)(mei)(mei)的制(zhi)取(qu)方法(fa))，采用(yong)輕燒(shao)(shao)氧(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)鎂(mei)(mei)(mei)作為(wei)原(yuan)(yuan)料生產電(dian)(dian)(dian)熔(rong)凝氧(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)鎂(mei)(mei)(mei)。奧絲脫(AusT)和拉特(te)爾(Ruttere)等研(yan)究認為(wei)，極少量的雜質氣體(相(xiang)(xiang)(xiang))也(ye)屬(shu)于(yu)晶(jing)體的雜質，可明顯影響晶(jing)粒的長(chang)大。因為(wei)雜質相(xiang)(xiang)(xiang)的作用(yong)在于(yu)增加晶(jing)界(jie)運動所需的能(neng)量。當晶(jing)界(jie)與(yu)第二相(xiang)(xiang)(xiang)相(xiang)(xiang)(xiang)遇時(shi)，晶(jing)體能(neng)量降低，其降低量與(yu)第二相(xiang)(xiang)(xiang)橫(heng)截面(mian)積(ji)成正比，所以必(bi)須提(ti)高晶(jing)界(jie)能(neng)，晶(jing)界(jie)才(cai)能(neng)離(li)開(kai)第二相(xiang)(xiang)(xiang)繼續運動。并(bing)且當晶(jing)界(jie)與(yu)第二相(xiang)(xiang)(xiang)相(xiang)(xiang)(xiang)遇時(shi)，與(yu)第二相(xiang)(xiang)(xiang)橫(heng)截面(mian)積(ji)相(xiang)(xiang)(xiang)等的晶(jing)界(jie)必(bi)須變形，第二相(xiang)(xiang)(xiang)數(shu)量愈(yu)多，晶(jing)粒長(chang)大的極限尺寸愈(yu)小。

另一(yi)方(fang)面為(wei)了降低(di)電(dian)熔凝(ning)氧化鎂的(de)(de)顯(xian)氣孔率，也(ye)應(ying)盡(jin)量減少原料氧化鎂的(de)(de)氣體排出(chu)，因(yin)此，采用燒結鎂砂電(dian)熔有其顯(xian)著優點。

⑤電熔氧化(hua)鎂單晶的化(hua)學(xue)原料質(zhi)量要求：

(3)電弧熔融

這些(xie)特(te)性(xing)是同原子(zi)(zi)(zi)和分子(zi)(zi)(zi)的(de)量(liang)子(zi)(zi)(zi)力學本性(xing)如離(li)子(zi)(zi)(zi)半徑的(de)尺寸(cun)，離(li)子(zi)(zi)(zi)的(de)電(dian)位數值，離(li)子(zi)(zi)(zi)的(de)電(dian)子(zi)(zi)(zi)外層(ceng)結(jie)構(gou)等相關聯。而氧化鎂的(de)離(li)子(zi)(zi)(zi)尺寸(cun)、質量(liang)和電(dian)荷、陽(yang)離(li)子(zi)(zi)(zi)和陰離(li)子(zi)(zi)(zi)之(zhi)間的(de)結(jie)合特(te)性(xing)和強度、離(li)子(zi)(zi)(zi)的(de)極化作用、結(jie)晶構(gou)造等決(jue)定(ding)它是一高熔點化合物。

氧化鎂的(de)熔(rong)點(dian)和結構參(can)數(shu)：陽離子半(ban)徑0.074mm;陰離子半(ban)徑0.53mm;結構類型NaCl;配位(wei)數(shu)6;有效配位(wei)數(shu)8.5;密度3.65g/cm3;熔(rong)點(dian)2800℃。

電(dian)熔凝(ning)氧化(hua)(hua)鎂制造(zao)的(de)最重要過(guo)程是由各種(zhong)鎂質(zhi)原料，通過(guo)各種(zhong)形式的(de)加熱(re)方(fang)法(fa)(fa)產(chan)生高溫(wen)使(shi)鎂質(zhi)材料(MgO)熔化(hua)(hua)，變成氧化(hua)(hua)鎂熔體(ti)。要使(shi)氧化(hua)(hua)鎂熔融(rong)(rong)(rong)，必須消耗大(da)(da)量的(de)熱(re)能，以克服離子(zi)間的(de)引(yin)力。通過(guo)強(qiang)大(da)(da)電(dian)弧產(chan)生高溫(wen)而熔化(hua)(hua)氧化(hua)(hua)鎂的(de)方(fang)法(fa)(fa)叫(jiao)做(zuo)電(dian)弧熔融(rong)(rong)(rong)法(fa)(fa)。這個(ge)融(rong)(rong)(rong)化(hua)(hua)過(guo)程一(yi)般包括熱(re)的(de)傳導、脫水、脫碳、熔化(hua)(hua)、析晶、晶體(ti)長大(da)(da)等(deng)一(yi)系列(lie)物(wu)理化(hua)(hua)學變化(hua)(hua)的(de)過(guo)程。

①脫水(shui)(shui)過(guo)(guo)程。用水(shui)(shui)鎂(mei)石(shi)作原料(liao)有一脫水(shui)(shui)過(guo)(guo)程。水(shui)(shui)鎂(mei)石(shi)的主要成(cheng)分是(shi)氫氧化鎂(mei)Mg(OH)2。其(qi)脫水(shui)(shui)過(guo)(guo)程是(shi)：

Mg(OH)2→MgO+H2O

②脫碳(tan)過程(cheng)。用菱(ling)鎂(mei)礦作(zuo)為原料時(shi)有一個脫碳(tan)過程(cheng)，脫碳(tan)過程(cheng)包括(kuo)兩個方(fang)面。一方(fang)面是(shi)菱(ling)鎂(mei)礦石的熱分(fen)解，菱(ling)鎂(mei)礦石的主要成分(fen)是(shi)碳(tan)酸(suan)鎂(mei)(MgCO3):

MgCO3→MgO+CO2

另一方面，由于(yu)在(zai)電(dian)熔過(guo)程(cheng)中往(wang)往(wang)在(zai)原料(liao)氧化鎂中加(jia)入石(shi)墨(mo)粉(fen)末添加(jia)物(wu)(助劑)，在(zai)電(dian)熔爐(lu)起動過(guo)程(cheng)中需在(zai)三(san)電(dian)極(石(shi)墨(mo)電(dian)極)的(de)下端用石(shi)墨(mo)粉(fen)末鋪成三(san)角形或星形導(dao)線路，在(zai)通電(dian)過(guo)程(cheng)中受(shou)熱燒(shao)損或完全燃燒(shao)除去(qu)石(shi)墨(mo)。

C+O2→CO2↑

③熔化(hua)過(guo)(guo)程(cheng)。熔化(hua)過(guo)(guo)程(cheng)即氧(yang)(yang)化(hua)鎂(mei)中鎂(mei)離子和氧(yang)(yang)離子在強電(dian)弧產(chan)(chan)(chan)生(sheng)的(de)(de)熱(re)能(neng)作用(yong)下，克服單晶(jing)(jing)體中的(de)(de)晶(jing)(jing)格能(neng)的(de)(de)束縛，變成(cheng)能(neng)自(zi)由運(yun)動的(de)(de)過(guo)(guo)程(cheng)。也(ye)就(jiu)是說，氧(yang)(yang)化(hua)鎂(mei)加熱(re)到一(yi)定(ding)溫(wen)度(熔點(dian))就(jiu)會由固體變成(cheng)液(ye)體，叫(jiao)熔化(hua)。在這(zhe)一(yi)過(guo)(guo)程(cheng)中需消(xiao)(xiao)耗(hao)大量的(de)(de)電(dian)能(neng)。據電(dian)熔凝氧(yang)(yang)化(hua)鎂(mei)生(sheng)產(chan)(chan)(chan)者對(dui)用(yong)水(shui)(shui)鎂(mei)石作原料生(sheng)產(chan)(chan)(chan)電(dian)熔凝氧(yang)(yang)化(hua)鎂(mei)的(de)(de)熱(re)平衡(heng)的(de)(de)衡(heng)算(suan)，熱(re)消(xiao)(xiao)耗(hao)的(de)(de)比例(li)如下：氧(yang)(yang)化(hua)鎂(mei)晶(jing)(jing)體生(sheng)成(cheng)熱(re)消(xiao)(xiao)耗(hao)值(zhi)34.9%，渣皮消(xiao)(xiao)耗(hao)熱(re)值(zhi)15.3%，散(san)砂生(sheng)成(cheng)熱(re)耗(hao)值(zhi)3.0%，冷(leng)卻(que)水(shui)(shui)耗(hao)熱(re)值(zhi)8.4%，冷(leng)卻(que)爐(lu)殼的(de)(de)水(shui)(shui)耗(hao)熱(re)值(zhi)7.9%，爐(lu)子表面散(san)熱(re)值(zhi)6.4%，煙氣帶走熱(re)值(zhi)28.8%。電(dian)能(neng)損失值(zhi)3.2%，從這(zhe)些統計數據可以看出(chu)，在電(dian)熔