電弧熔爐生產電熔氧化鎂的工藝流程主要包(bao)(bao)括：原料配料、電弧熔融、破(po)碎(sui)、選別、粉(fen)碎(sui)、篩別、磁(ci)選、分類包(bao)(bao)裝(zhuang)等。

(1)原料

我(wo)國有豐富的優(you)質菱(ling)(ling)鎂(mei)(mei)礦石(shi)，氧化鎂(mei)(mei)含(han)量高，又易于開(kai)采，因此，被廣泛用作電熔氧化鎂(mei)(mei)的原料(liao)。采用菱(ling)(ling)鎂(mei)(mei)石(shi)作原料(liao)，碳(tan)酸鎂(mei)(mei)分解產生CO2氣體，由于有大量氣體從爐內排出影(ying)響著電熔過程的進行：

MgCO3→MgO+CO2↑

對(dui)電熔氧化(hua)(hua)(hua)鎂(mei)的結晶帶的形成均有不利影響，由于大量(liang)塵料飛(fei)損，使物料損耗(hao)和能(neng)量(liang)消耗(hao)增高，也惡(e)化(hua)(hua)(hua)了車間生產(chan)環境(jing)。但由于優質(zhi)菱(ling)鎂(mei)礦石容易獲得，價格很(hen)低廉，所以，仍是我國電熔氧化(hua)(hua)(hua)鎂(mei)用得最(zui)多(duo)最(zui)廣泛的原料。

(2)配料

①菱(ling)鎂(mei)礦。菱(ling)鎂(mei)礦石(shi)中氧化(hua)鎂(mei)的含量(liang)高(gao)低(di)和化(hua)學成分直接影響(xiang)到(dao)(dao)電熔(rong)凝氧化(hua)鎂(mei)的質量(liang)，同時在電熔(rong)過程中也直接影響(xiang)到(dao)(dao)電熔(rong)凝氧化(hua)鎂(mei)得到(dao)(dao)的品級比(bi)例，因(yin)此，為了保證電熔(rong)凝氧化(hua)鎂(mei)的質量(liang)和品級比(bi)例，必須對各(ge)種礦石(shi)進(jin)行適當的配比(bi)后進(jin)行熔(rong)煉(lian)。

②水鎂(mei)石。我國的(de)遼寧省水鎂(mei)石的(de)礦源非常豐富，水鎂(mei)石中氧化鎂(mei)含量高于菱(ling)鎂(mei)礦石。它也(ye)是一種制造電熔(rong)凝氧化鎂(mei)的(de)原(yuan)料，部分地區水鎂(mei)石的(de)化學成分見表2。

表2水(shui)鎂石的化學成分(fen)/%

③輕燒氧(yang)化(hua)(hua)鎂(mei)。以(yi)輕燒氧(yang)化(hua)(hua)鎂(mei)作為電熔(rong)氧(yang)化(hua)(hua)鎂(mei)原料，可以(yi)使(shi)生產環境得到改善，可以(yi)降低(di)運輸費用。由于電熔(rong)時(shi)排(pai)出氣(qi)體(ti)少，成(cheng)分也較均勻(yun)，對提(ti)高電熔(rong)氧(yang)化(hua)(hua)鎂(mei)質(zhi)量有利。

我國有一些電(dian)(dian)熔(rong)(rong)凝氧化(hua)(hua)鎂(mei)(mei)以(yi)輕燒氧化(hua)(hua)鎂(mei)(mei)制(zhi)成(cheng)球料(liao)入爐電(dian)(dian)熔(rong)(rong)。輕燒氧化(hua)(hua)鎂(mei)(mei)的(de)氧化(hua)(hua)鎂(mei)(mei)含量達到98%，以(yi)此料(liao)能生產出(chu)白色大(da)結晶電(dian)(dian)熔(rong)(rong)氧化(hua)(hua)鎂(mei)(mei)。但(dan)由于成(cheng)球費用(yong)(yong)高，影響生產成(cheng)本(ben)(ben)。目前，有的(de)廠家采用(yong)(yong)反(fan)射(she)爐輕燒氧化(hua)(hua)鎂(mei)(mei)，以(yi)一定的(de)粒度(du)加(jia)入熔(rong)(rong)爐電(dian)(dian)熔(rong)(rong)，電(dian)(dian)熔(rong)(rong)氧化(hua)(hua)鎂(mei)(mei)的(de)質(zhi)量比(bi)用(yong)(yong)菱鎂(mei)(mei)礦石好，成(cheng)本(ben)(ben)又比(bi)用(yong)(yong)球料(liao)作(zuo)原料(liao)時便宜，因而得到了(le)一定的(de)推廣。

④燒結(jie)鎂砂(sha)。為了某些電(dian)熔(rong)凝氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)鎂的(de)(de)(de)(de)特殊要求，有時必(bi)須在(zai)電(dian)熔(rong)過程中采(cai)(cai)用(yong)(yong)燒結(jie)鎂砂(sha)作(zuo)(zuo)(zuo)為電(dian)熔(rong)原料，如(ru)采(cai)(cai)用(yong)(yong)海(hai)水(shui)鎂砂(sha)作(zuo)(zuo)(zuo)為電(dian)熔(rong)原料，一(yi)般(ban)首先利(li)用(yong)(yong)處理海(hai)水(shui)和石灰乳作(zuo)(zuo)(zuo)用(yong)(yong)生(sheng)產(chan)氫(qing)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)鎂，將氫(qing)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)鎂煅燒成(cheng)輕(qing)(qing)燒氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)鎂。用(yong)(yong)其(qi)他方法(fa)也(ye)可以制得輕(qing)(qing)燒氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)鎂(詳見工(gong)業氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)鎂的(de)(de)(de)(de)制取(qu)方法(fa))，采(cai)(cai)用(yong)(yong)輕(qing)(qing)燒氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)鎂作(zuo)(zuo)(zuo)為原料生(sheng)產(chan)電(dian)熔(rong)凝氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)鎂。奧絲(si)脫(AusT)和拉特爾(er)(Ruttere)等(deng)研究認為，極少量(liang)(liang)(liang)的(de)(de)(de)(de)雜質(zhi)氣體(ti)(相(xiang)(xiang))也(ye)屬于晶(jing)體(ti)的(de)(de)(de)(de)雜質(zhi)，可明顯影響晶(jing)粒的(de)(de)(de)(de)長(chang)大。因為雜質(zhi)相(xiang)(xiang)的(de)(de)(de)(de)作(zuo)(zuo)(zuo)用(yong)(yong)在(zai)于增加晶(jing)界(jie)運動所(suo)需(xu)的(de)(de)(de)(de)能量(liang)(liang)(liang)。當晶(jing)界(jie)與第二(er)相(xiang)(xiang)相(xiang)(xiang)遇時，晶(jing)體(ti)能量(liang)(liang)(liang)降低(di)(di)，其(qi)降低(di)(di)量(liang)(liang)(liang)與第二(er)相(xiang)(xiang)橫截面積(ji)成(cheng)正(zheng)比，所(suo)以必(bi)須提高晶(jing)界(jie)能，晶(jing)界(jie)才能離開第二(er)相(xiang)(xiang)繼續運動。并且當晶(jing)界(jie)與第二(er)相(xiang)(xiang)相(xiang)(xiang)遇時，與第二(er)相(xiang)(xiang)橫截面積(ji)相(xiang)(xiang)等(deng)的(de)(de)(de)(de)晶(jing)界(jie)必(bi)須變形，第二(er)相(xiang)(xiang)數(shu)量(liang)(liang)(liang)愈(yu)多，晶(jing)粒長(chang)大的(de)(de)(de)(de)極限(xian)尺寸(cun)愈(yu)小。

另一方面為了(le)降(jiang)低電(dian)熔凝氧化鎂(mei)的顯氣(qi)孔率，也應盡量減少原料氧化鎂(mei)的氣(qi)體排出，因此(ci)，采(cai)用燒結鎂(mei)砂電(dian)熔有其顯著優點。

⑤電熔氧(yang)化鎂單晶(jing)的化學原料(liao)質量(liang)要求：

(3)電弧熔融

這些特性(xing)是(shi)同(tong)原子(zi)(zi)和(he)分子(zi)(zi)的(de)(de)(de)量子(zi)(zi)力學本性(xing)如(ru)離(li)(li)子(zi)(zi)半徑的(de)(de)(de)尺(chi)寸，離(li)(li)子(zi)(zi)的(de)(de)(de)電(dian)(dian)位數值，離(li)(li)子(zi)(zi)的(de)(de)(de)電(dian)(dian)子(zi)(zi)外層(ceng)結(jie)構等(deng)相關聯(lian)。而(er)氧化鎂(mei)的(de)(de)(de)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)之間(jian)的(de)(de)(de)結(jie)合特性(xing)和(he)強(qiang)度(du)、離(li)(li)子(zi)(zi)的(de)(de)(de)極化作用(yong)、結(jie)晶構造等(deng)決定它是(shi)一(yi)高熔點化合物。

氧化鎂的(de)熔點和(he)結(jie)構參數(shu)：陽離(li)子(zi)半徑(jing)0.074mm;陰(yin)離(li)子(zi)半徑(jing)0.53mm;結(jie)構類(lei)型NaCl;配位(wei)數(shu)6;有效配位(wei)數(shu)8.5;密(mi)度3.65g/cm3;熔點2800℃。

電熔(rong)凝氧化(hua)(hua)鎂(mei)制(zhi)造的最重要(yao)過(guo)(guo)程(cheng)是由各種鎂(mei)質原(yuan)料，通過(guo)(guo)各種形式(shi)的加熱(re)(re)方法(fa)產生高溫使鎂(mei)質材(cai)料(MgO)熔(rong)化(hua)(hua)，變成氧化(hua)(hua)鎂(mei)熔(rong)體。要(yao)使氧化(hua)(hua)鎂(mei)熔(rong)融，必須消耗(hao)大量的熱(re)(re)能，以克服離子(zi)間的引力(li)。通過(guo)(guo)強大電弧產生高溫而熔(rong)化(hua)(hua)氧化(hua)(hua)鎂(mei)的方法(fa)叫做電弧熔(rong)融法(fa)。這個融化(hua)(hua)過(guo)(guo)程(cheng)一般(ban)包(bao)括(kuo)熱(re)(re)的傳導、脫(tuo)水、脫(tuo)碳、熔(rong)化(hua)(hua)、析(xi)晶、晶體長大等一系(xi)列物理化(hua)(hua)學變化(hua)(hua)的過(guo)(guo)程(cheng)。

①脫(tuo)水(shui)過程(cheng)。用水(shui)鎂石作原料有(you)一脫(tuo)水(shui)過程(cheng)。水(shui)鎂石的主要成分是氫氧化鎂Mg(OH)2。其脫(tuo)水(shui)過程(cheng)是：

Mg(OH)2→MgO+H2O

②脫碳過(guo)程(cheng)。用菱鎂(mei)礦作為原料時(shi)有一(yi)個(ge)脫碳過(guo)程(cheng)，脫碳過(guo)程(cheng)包(bao)括兩(liang)個(ge)方(fang)面。一(yi)方(fang)面是菱鎂(mei)礦石的熱(re)分解，菱鎂(mei)礦石的主要成分是碳酸鎂(mei)(MgCO3):

MgCO3→MgO+CO2

另一(yi)方面(mian)，由(you)于在(zai)電(dian)(dian)熔(rong)過程中(zhong)(zhong)往往在(zai)原料氧化鎂中(zhong)(zhong)加(jia)入石(shi)墨(mo)粉末添加(jia)物(助劑)，在(zai)電(dian)(dian)熔(rong)爐起動過程中(zhong)(zhong)需在(zai)三電(dian)(dian)極(石(shi)墨(mo)電(dian)(dian)極)的下端用石(shi)墨(mo)粉末鋪成三角形或(huo)星(xing)形導線路，在(zai)通電(dian)(dian)過程中(zhong)(zhong)受熱燒損或(huo)完全燃燒除(chu)去石(shi)墨(mo)。

C+O2→CO2↑

③熔(rong)(rong)化(hua)(hua)(hua)(hua)過程(cheng)(cheng)。熔(rong)(rong)化(hua)(hua)(hua)(hua)過程(cheng)(cheng)即氧(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)鎂(mei)(mei)中鎂(mei)(mei)離(li)(li)子(zi)和氧(yang)離(li)(li)子(zi)在強電(dian)弧產(chan)(chan)生(sheng)(sheng)的(de)熱(re)(re)(re)能(neng)作用(yong)(yong)下(xia)，克服(fu)單晶體中的(de)晶格能(neng)的(de)束縛(fu)，變成(cheng)能(neng)自由運動的(de)過程(cheng)(cheng)。也就(jiu)(jiu)是說，氧(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)鎂(mei)(mei)加(jia)熱(re)(re)(re)到(dao)一定溫度(熔(rong)(rong)點)就(jiu)(jiu)會(hui)由固(gu)體變成(cheng)液體，叫熔(rong)(rong)化(hua)(hua)(hua)(hua)。在這一過程(cheng)(cheng)中需(xu)消耗(hao)大量的(de)電(dian)能(neng)。據(ju)電(dian)熔(rong)(rong)凝氧(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)鎂(mei)(mei)生(sheng)(sheng)產(chan)(chan)者對用(yong)(yong)水鎂(mei)(mei)石作原(yuan)料生(sheng)(sheng)產(chan)(chan)電(dian)熔(rong)(rong)凝氧(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)鎂(mei)(mei)的(de)熱(re)(re)(re)平衡的(de)衡算，熱(re)(re)(re)消耗(hao)的(de)比(bi)例(li)如下(xia)：氧(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)鎂(mei)(mei)晶體生(sheng)(sheng)成(cheng)熱(re)(re)(re)消耗(hao)值34.9%，渣皮(pi)消耗(hao)熱(re)(re)(re)值15.3%，散砂生(sheng)(sheng)成(cheng)熱(re)(re)(re)耗(hao)值3.0%，冷(leng)卻水耗(hao)熱(re)(re)(re)值8.4%，冷(leng)卻爐殼的(de)水耗(hao)熱(re)(re)(re)值7.9%，爐子(zi)表面散熱(re)(re)(re)值6.4%，煙氣帶走(zou)熱(re)(re)(re)值28.8%。電(dian)能(neng)損失(shi)值3.2%，從這些統計數據(ju)可以(yi)看出(chu)，在電(dian)熔(rong)(rong)