電弧熔爐生產(chan)電熔氧化鎂的工藝流程主要包(bao)括：原料(liao)配料(liao)、電弧熔融、破碎、選別、粉碎、篩別、磁選、分類包(bao)裝等。

(1)原料

我國有豐富的優質菱(ling)(ling)鎂(mei)(mei)礦(kuang)石，氧化鎂(mei)(mei)含量高，又易于(yu)開采，因此(ci)，被(bei)廣(guang)泛用作電熔氧化鎂(mei)(mei)的原料。采用菱(ling)(ling)鎂(mei)(mei)石作原料，碳(tan)酸鎂(mei)(mei)分解產生CO2氣體，由于(yu)有大量氣體從爐內排出影響著(zhu)電熔過程的進行：

MgCO3→MgO+CO2↑

對電(dian)(dian)熔氧化鎂的結晶帶(dai)的形成均(jun)有不(bu)利影響(xiang)，由(you)于(yu)大量塵料飛損(sun)，使物料損(sun)耗和能(neng)量消耗增高，也(ye)惡化了(le)車間生產環境。但由(you)于(yu)優質菱鎂礦(kuang)石容易獲得(de)，價格很低廉，所以，仍(reng)是(shi)我國電(dian)(dian)熔氧化鎂用得(de)最(zui)多最(zui)廣泛的原料。

(2)配料

①菱鎂(mei)(mei)礦。菱鎂(mei)(mei)礦石(shi)中氧(yang)(yang)化鎂(mei)(mei)的(de)含量(liang)高低和化學成分直接(jie)影(ying)響到電熔(rong)(rong)凝氧(yang)(yang)化鎂(mei)(mei)的(de)質量(liang)，同時在(zai)電熔(rong)(rong)過程中也直接(jie)影(ying)響到電熔(rong)(rong)凝氧(yang)(yang)化鎂(mei)(mei)得到的(de)品(pin)級比例，因此，為(wei)了保證電熔(rong)(rong)凝氧(yang)(yang)化鎂(mei)(mei)的(de)質量(liang)和品(pin)級比例，必須對(dui)各種礦石(shi)進(jin)(jin)行適當的(de)配比后進(jin)(jin)行熔(rong)(rong)煉。

②水(shui)(shui)鎂(mei)石。我國(guo)的(de)(de)遼寧(ning)省水(shui)(shui)鎂(mei)石的(de)(de)礦(kuang)源非常(chang)豐(feng)富，水(shui)(shui)鎂(mei)石中氧(yang)化鎂(mei)含量(liang)高于(yu)菱鎂(mei)礦(kuang)石。它也(ye)是一種制造電熔凝(ning)氧(yang)化鎂(mei)的(de)(de)原料，部(bu)分地(di)區水(shui)(shui)鎂(mei)石的(de)(de)化學成分見表(biao)2。

表2水鎂石的化學成分/%

③輕燒氧(yang)化(hua)鎂。以(yi)輕燒氧(yang)化(hua)鎂作(zuo)為電熔氧(yang)化(hua)鎂原料，可以(yi)使生(sheng)產環境得到改善，可以(yi)降低運輸費用。由于電熔時排出氣體少(shao)，成(cheng)分也(ye)較均勻，對提(ti)高電熔氧(yang)化(hua)鎂質(zhi)量有利(li)。

我國有一(yi)些電(dian)熔(rong)(rong)凝氧(yang)化(hua)(hua)鎂以輕燒氧(yang)化(hua)(hua)鎂制成球料(liao)入(ru)爐電(dian)熔(rong)(rong)。輕燒氧(yang)化(hua)(hua)鎂的(de)(de)氧(yang)化(hua)(hua)鎂含量達到98%，以此料(liao)能生(sheng)產出白色大結晶電(dian)熔(rong)(rong)氧(yang)化(hua)(hua)鎂。但由于成球費用(yong)高，影響生(sheng)產成本。目前，有的(de)(de)廠家(jia)采用(yong)反(fan)射爐輕燒氧(yang)化(hua)(hua)鎂，以一(yi)定的(de)(de)粒(li)度加(jia)入(ru)熔(rong)(rong)爐電(dian)熔(rong)(rong)，電(dian)熔(rong)(rong)氧(yang)化(hua)(hua)鎂的(de)(de)質(zhi)量比用(yong)菱鎂礦石好，成本又比用(yong)球料(liao)作原料(liao)時便宜(yi)，因而得到了一(yi)定的(de)(de)推廣(guang)。

④燒(shao)(shao)結鎂(mei)砂。為了某些電熔(rong)凝氧(yang)化(hua)(hua)鎂(mei)的特殊要求(qiu)，有時必(bi)(bi)須(xu)(xu)在電熔(rong)過程(cheng)中采用燒(shao)(shao)結鎂(mei)砂作(zuo)為電熔(rong)原料，如采用海水鎂(mei)砂作(zuo)為電熔(rong)原料，一般首先利(li)用處理(li)海水和(he)(he)石(shi)灰乳(ru)作(zuo)用生產氫氧(yang)化(hua)(hua)鎂(mei)，將(jiang)氫氧(yang)化(hua)(hua)鎂(mei)煅燒(shao)(shao)成輕燒(shao)(shao)氧(yang)化(hua)(hua)鎂(mei)。用其他方法也(ye)可以(yi)制得(de)輕燒(shao)(shao)氧(yang)化(hua)(hua)鎂(mei)(詳見工業氧(yang)化(hua)(hua)鎂(mei)的制取方法)，采用輕燒(shao)(shao)氧(yang)化(hua)(hua)鎂(mei)作(zuo)為原料生產電熔(rong)凝氧(yang)化(hua)(hua)鎂(mei)。奧(ao)絲脫(tuo)(AusT)和(he)(he)拉特爾(Ruttere)等研究認為，極少(shao)量的雜質氣體(相(xiang))也(ye)屬(shu)于晶體的雜質，可明(ming)顯影響晶粒(li)的長大。因為雜質相(xiang)的作(zuo)用在于增(zeng)加晶界(jie)運(yun)動所需的能(neng)(neng)量。當晶界(jie)與(yu)第二(er)相(xiang)相(xiang)遇時，晶體能(neng)(neng)量降(jiang)低(di)，其降(jiang)低(di)量與(yu)第二(er)相(xiang)橫截面(mian)積成正比，所以(yi)必(bi)(bi)須(xu)(xu)提(ti)高(gao)晶界(jie)能(neng)(neng)，晶界(jie)才能(neng)(neng)離開第二(er)相(xiang)繼續運(yun)動。并且當晶界(jie)與(yu)第二(er)相(xiang)相(xiang)遇時，與(yu)第二(er)相(xiang)橫截面(mian)積相(xiang)等的晶界(jie)必(bi)(bi)須(xu)(xu)變(bian)形，第二(er)相(xiang)數量愈多，晶粒(li)長大的極限尺寸愈小。

另一方面為了降(jiang)低電熔凝氧化鎂(mei)的(de)顯氣孔率，也應盡量減少(shao)原料(liao)氧化鎂(mei)的(de)氣體排出(chu)，因此，采用燒結鎂(mei)砂電熔有(you)其(qi)顯著優點(dian)。

⑤電熔氧化鎂單晶的化學原料質量要求(qiu)：

(3)電弧熔融

這些特性(xing)(xing)是同原(yuan)子(zi)(zi)和分子(zi)(zi)的量(liang)子(zi)(zi)力學本性(xing)(xing)如(ru)離(li)子(zi)(zi)半徑的尺寸，離(li)子(zi)(zi)的電位數(shu)值，離(li)子(zi)(zi)的電子(zi)(zi)外層(ceng)結(jie)構等相關聯(lian)。而氧化(hua)鎂的離(li)子(zi)(zi)尺寸、質量(liang)和電荷、陽離(li)子(zi)(zi)和陰(yin)離(li)子(zi)(zi)之間的結(jie)合特性(xing)(xing)和強度、離(li)子(zi)(zi)的極化(hua)作用、結(jie)晶構造等決定它是一(yi)高熔點(dian)化(hua)合物。

氧化鎂的熔(rong)點和(he)結(jie)(jie)構參數(shu)：陽離子(zi)(zi)半徑0.074mm;陰離子(zi)(zi)半徑0.53mm;結(jie)(jie)構類型NaCl;配(pei)(pei)位數(shu)6;有效(xiao)配(pei)(pei)位數(shu)8.5;密度3.65g/cm3;熔(rong)點2800℃。

電(dian)(dian)熔(rong)凝氧(yang)化(hua)(hua)鎂(mei)(mei)制(zhi)造(zao)的(de)(de)最重(zhong)要(yao)過程(cheng)是(shi)由(you)各種鎂(mei)(mei)質原料，通過各種形式的(de)(de)加熱方法產生(sheng)高溫使(shi)鎂(mei)(mei)質材(cai)料(MgO)熔(rong)化(hua)(hua)，變成(cheng)氧(yang)化(hua)(hua)鎂(mei)(mei)熔(rong)體。要(yao)使(shi)氧(yang)化(hua)(hua)鎂(mei)(mei)熔(rong)融(rong)，必須消耗(hao)大(da)(da)量的(de)(de)熱能，以克(ke)服離子間的(de)(de)引力。通過強大(da)(da)電(dian)(dian)弧(hu)產生(sheng)高溫而(er)熔(rong)化(hua)(hua)氧(yang)化(hua)(hua)鎂(mei)(mei)的(de)(de)方法叫(jiao)做電(dian)(dian)弧(hu)熔(rong)融(rong)法。這個融(rong)化(hua)(hua)過程(cheng)一般包括熱的(de)(de)傳導、脫(tuo)水、脫(tuo)碳、熔(rong)化(hua)(hua)、析(xi)晶(jing)、晶(jing)體長大(da)(da)等(deng)一系列物(wu)理化(hua)(hua)學(xue)變化(hua)(hua)的(de)(de)過程(cheng)。

①脫(tuo)水(shui)(shui)過(guo)(guo)程(cheng)(cheng)。用水(shui)(shui)鎂(mei)(mei)石(shi)作原料有一(yi)脫(tuo)水(shui)(shui)過(guo)(guo)程(cheng)(cheng)。水(shui)(shui)鎂(mei)(mei)石(shi)的主要(yao)成分是氫氧化鎂(mei)(mei)Mg(OH)2。其脫(tuo)水(shui)(shui)過(guo)(guo)程(cheng)(cheng)是：

Mg(OH)2→MgO+H2O

②脫碳過(guo)(guo)程(cheng)。用菱鎂礦(kuang)(kuang)作為原料時有一個(ge)脫碳過(guo)(guo)程(cheng)，脫碳過(guo)(guo)程(cheng)包括兩個(ge)方面。一方面是菱鎂礦(kuang)(kuang)石的(de)熱(re)分解(jie)，菱鎂礦(kuang)(kuang)石的(de)主要成分是碳酸鎂(MgCO3):

MgCO3→MgO+CO2

另一方(fang)面，由(you)于在(zai)(zai)電熔過程中往往在(zai)(zai)原料氧化鎂中加(jia)入石(shi)墨粉(fen)末添加(jia)物(助劑)，在(zai)(zai)電熔爐(lu)起(qi)動(dong)過程中需在(zai)(zai)三電極(石(shi)墨電極)的下端(duan)用石(shi)墨粉(fen)末鋪(pu)成三角形或星形導(dao)線路，在(zai)(zai)通(tong)電過程中受熱燒損或完全燃燒除去(qu)石(shi)墨。

C+O2→CO2↑

③熔(rong)(rong)(rong)化(hua)(hua)過(guo)(guo)程(cheng)。熔(rong)(rong)(rong)化(hua)(hua)過(guo)(guo)程(cheng)即氧(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)鎂(mei)中鎂(mei)離子(zi)和氧(yang)(yang)(yang)(yang)離子(zi)在(zai)強(qiang)電(dian)(dian)弧產(chan)生(sheng)的(de)(de)熱(re)能(neng)作用(yong)下，克服單晶體(ti)(ti)(ti)中的(de)(de)晶格(ge)能(neng)的(de)(de)束(shu)縛，變成能(neng)自由(you)運動的(de)(de)過(guo)(guo)程(cheng)。也就是說(shuo)，氧(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)鎂(mei)加熱(re)到一定溫度(熔(rong)(rong)(rong)點)就會由(you)固體(ti)(ti)(ti)變成液體(ti)(ti)(ti)，叫熔(rong)(rong)(rong)化(hua)(hua)。在(zai)這一過(guo)(guo)程(cheng)中需消耗(hao)(hao)大量的(de)(de)電(dian)(dian)能(neng)。據(ju)電(dian)(dian)熔(rong)(rong)(rong)凝氧(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)鎂(mei)生(sheng)產(chan)者對用(yong)水(shui)鎂(mei)石作原料(liao)生(sheng)產(chan)電(dian)(dian)熔(rong)(rong)(rong)凝氧(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)鎂(mei)的(de)(de)熱(re)平(ping)衡(heng)的(de)(de)衡(heng)算，熱(re)消耗(hao)(hao)的(de)(de)比例如(ru)下：氧(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)鎂(mei)晶體(ti)(ti)(ti)生(sheng)成熱(re)消耗(hao)(hao)值(zhi)(zhi)(zhi)34.9%，渣皮消耗(hao)(hao)熱(re)值(zhi)(zhi)(zhi)15.3%，散砂(sha)生(sheng)成熱(re)耗(hao)(hao)值(zhi)(zhi)(zhi)3.0%，冷(leng)卻水(shui)耗(hao)(hao)熱(re)值(zhi)(zhi)(zhi)8.4%，冷(leng)卻爐(lu)殼的(de)(de)水(shui)耗(hao)(hao)熱(re)值(zhi)(zhi)(zhi)7.9%，爐(lu)子(zi)表面散熱(re)值(zhi)(zhi)(zhi)6.4%，煙氣(qi)帶(dai)走熱(re)值(zhi)(zhi)(zhi)28.8%。電(dian)(dian)能(neng)損失(shi)值(zhi)(zhi)(zhi)3.2%，從這些統計數據(ju)可以(yi)看出(chu)，在(zai)電(dian)(dian)熔(rong)(rong)(rong)