電弧熔爐生產電熔氧化鎂的(de)工藝流程主要包(bao)括：原料配(pei)料、電弧熔融(rong)、破(po)碎、選別、粉碎、篩(shai)別、磁選、分(fen)類包(bao)裝等。

(1)原料

我國有豐富(fu)的優質(zhi)菱鎂(mei)礦(kuang)石，氧(yang)化鎂(mei)含量高，又易(yi)于(yu)開采(cai)，因此，被廣(guang)泛用作電熔氧(yang)化鎂(mei)的原(yuan)料。采(cai)用菱鎂(mei)石作原(yuan)料，碳(tan)酸鎂(mei)分解產生CO2氣體(ti)，由于(yu)有大量氣體(ti)從爐(lu)內排出影響著電熔過程的進行：

MgCO3→MgO+CO2↑

對電熔氧化(hua)鎂(mei)的(de)結(jie)晶帶的(de)形成均(jun)有不(bu)利影響，由(you)(you)于大(da)量(liang)塵(chen)料飛損，使物料損耗(hao)和能量(liang)消耗(hao)增高，也惡化(hua)了(le)車間(jian)生產環境(jing)。但由(you)(you)于優質菱鎂(mei)礦石容易獲得，價格很低廉，所以，仍是我國電熔氧化(hua)鎂(mei)用得最多最廣(guang)泛的(de)原料。

(2)配料

①菱鎂(mei)(mei)(mei)礦(kuang)。菱鎂(mei)(mei)(mei)礦(kuang)石(shi)中氧(yang)化鎂(mei)(mei)(mei)的含量(liang)高低和(he)(he)化學成分直(zhi)(zhi)接(jie)影響到電熔(rong)凝(ning)氧(yang)化鎂(mei)(mei)(mei)的質量(liang)，同時在電熔(rong)過程中也直(zhi)(zhi)接(jie)影響到電熔(rong)凝(ning)氧(yang)化鎂(mei)(mei)(mei)得到的品(pin)級比(bi)(bi)例，因此，為(wei)了保(bao)證(zheng)電熔(rong)凝(ning)氧(yang)化鎂(mei)(mei)(mei)的質量(liang)和(he)(he)品(pin)級比(bi)(bi)例，必須對(dui)各(ge)種礦(kuang)石(shi)進行(xing)適當的配比(bi)(bi)后(hou)進行(xing)熔(rong)煉。

②水(shui)鎂(mei)(mei)(mei)石。我國的遼寧(ning)省水(shui)鎂(mei)(mei)(mei)石的礦(kuang)源非常(chang)豐富，水(shui)鎂(mei)(mei)(mei)石中氧(yang)化鎂(mei)(mei)(mei)含量高于菱鎂(mei)(mei)(mei)礦(kuang)石。它也是一種制造電熔凝氧(yang)化鎂(mei)(mei)(mei)的原料，部分(fen)地區水(shui)鎂(mei)(mei)(mei)石的化學成(cheng)分(fen)見表(biao)2。

表2水鎂石的化學成(cheng)分/%

③輕(qing)燒(shao)氧化(hua)鎂(mei)。以輕(qing)燒(shao)氧化(hua)鎂(mei)作為電(dian)熔(rong)(rong)氧化(hua)鎂(mei)原料，可以使生(sheng)產環(huan)境得(de)到改善，可以降低運輸費用。由(you)于電(dian)熔(rong)(rong)時排出氣體(ti)少，成分也較均勻，對(dui)提高(gao)電(dian)熔(rong)(rong)氧化(hua)鎂(mei)質量有利。

我國有一些電(dian)(dian)(dian)熔(rong)凝氧(yang)(yang)化(hua)(hua)鎂(mei)以(yi)輕燒氧(yang)(yang)化(hua)(hua)鎂(mei)制成(cheng)球(qiu)料(liao)(liao)(liao)入(ru)爐電(dian)(dian)(dian)熔(rong)。輕燒氧(yang)(yang)化(hua)(hua)鎂(mei)的(de)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)鎂(mei)含(han)量達到98%，以(yi)此料(liao)(liao)(liao)能生產(chan)出白色大結晶電(dian)(dian)(dian)熔(rong)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)鎂(mei)。但由(you)于成(cheng)球(qiu)費用(yong)高(gao)，影響(xiang)生產(chan)成(cheng)本(ben)。目(mu)前(qian)，有的(de)廠(chang)家采用(yong)反射爐輕燒氧(yang)(yang)化(hua)(hua)鎂(mei)，以(yi)一定的(de)粒度加入(ru)熔(rong)爐電(dian)(dian)(dian)熔(rong)，電(dian)(dian)(dian)熔(rong)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)鎂(mei)的(de)質量比(bi)(bi)用(yong)菱鎂(mei)礦石好，成(cheng)本(ben)又比(bi)(bi)用(yong)球(qiu)料(liao)(liao)(liao)作原料(liao)(liao)(liao)時(shi)便宜，因而(er)得到了一定的(de)推(tui)廣。

④燒結鎂(mei)(mei)(mei)(mei)(mei)砂。為(wei)了某些(xie)電(dian)熔(rong)(rong)凝(ning)氧(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)鎂(mei)(mei)(mei)(mei)(mei)的(de)特(te)(te)殊要求，有(you)時(shi)(shi)必須(xu)(xu)(xu)在(zai)電(dian)熔(rong)(rong)過(guo)程中采用燒結鎂(mei)(mei)(mei)(mei)(mei)砂作(zuo)為(wei)電(dian)熔(rong)(rong)原(yuan)料，如采用海水鎂(mei)(mei)(mei)(mei)(mei)砂作(zuo)為(wei)電(dian)熔(rong)(rong)原(yuan)料，一般首先(xian)利用處理海水和石(shi)灰乳作(zuo)用生產(chan)氫(qing)氧(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)鎂(mei)(mei)(mei)(mei)(mei)，將氫(qing)氧(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)鎂(mei)(mei)(mei)(mei)(mei)煅燒成輕燒氧(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)鎂(mei)(mei)(mei)(mei)(mei)。用其他方法也(ye)可(ke)以(yi)制得輕燒氧(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)鎂(mei)(mei)(mei)(mei)(mei)(詳見工業(ye)氧(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)鎂(mei)(mei)(mei)(mei)(mei)的(de)制取方法)，采用輕燒氧(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)鎂(mei)(mei)(mei)(mei)(mei)作(zuo)為(wei)原(yuan)料生產(chan)電(dian)熔(rong)(rong)凝(ning)氧(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)鎂(mei)(mei)(mei)(mei)(mei)。奧絲脫(AusT)和拉(la)特(te)(te)爾(er)(Ruttere)等研究認為(wei)，極少量(liang)(liang)的(de)雜質氣體(相(xiang)(xiang)(xiang))也(ye)屬(shu)于晶體的(de)雜質，可(ke)明顯影響晶粒的(de)長(chang)(chang)大(da)。因為(wei)雜質相(xiang)(xiang)(xiang)的(de)作(zuo)用在(zai)于增加晶界(jie)(jie)運(yun)動所需的(de)能(neng)量(liang)(liang)。當晶界(jie)(jie)與第(di)(di)二相(xiang)(xiang)(xiang)相(xiang)(xiang)(xiang)遇時(shi)(shi)，晶體能(neng)量(liang)(liang)降(jiang)低，其降(jiang)低量(liang)(liang)與第(di)(di)二相(xiang)(xiang)(xiang)橫截面積(ji)成正比(bi)，所以(yi)必須(xu)(xu)(xu)提高(gao)晶界(jie)(jie)能(neng)，晶界(jie)(jie)才能(neng)離開第(di)(di)二相(xiang)(xiang)(xiang)繼續運(yun)動。并且當晶界(jie)(jie)與第(di)(di)二相(xiang)(xiang)(xiang)相(xiang)(xiang)(xiang)遇時(shi)(shi)，與第(di)(di)二相(xiang)(xiang)(xiang)橫截面積(ji)相(xiang)(xiang)(xiang)等的(de)晶界(jie)(jie)必須(xu)(xu)(xu)變形，第(di)(di)二相(xiang)(xiang)(xiang)數量(liang)(liang)愈多(duo)，晶粒長(chang)(chang)大(da)的(de)極限尺寸愈小。

另(ling)一方面為了降低電熔(rong)凝氧化鎂的顯氣孔率(lv)，也(ye)應盡量減少原料氧化鎂的氣體(ti)排出(chu)，因此，采用燒(shao)結鎂砂電熔(rong)有其(qi)顯著優點。

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

(3)電弧熔融

這些特性是同原(yuan)子(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)和(he)分(fen)子(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)的(de)量子(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)力(li)學(xue)本(ben)性如(ru)離子(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)半徑的(de)尺寸，離子(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)的(de)電位數值，離子(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)的(de)電子(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)外層結構等相關聯。而氧化(hua)(hua)鎂的(de)離子(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)尺寸、質量和(he)電荷、陽離子(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)和(he)陰離子(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)之(zhi)間的(de)結合特性和(he)強度、離子(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)的(de)極化(hua)(hua)作(zuo)用、結晶構造等決定(ding)它是一高熔點化(hua)(hua)合物(wu)。

氧(yang)化鎂的熔(rong)點和結構參數：陽離子半(ban)徑(jing)0.074mm;陰離子半(ban)徑(jing)0.53mm;結構類型NaCl;配位數6;有效配位數8.5;密(mi)度3.65g/cm3;熔(rong)點2800℃。

電熔(rong)(rong)(rong)凝氧(yang)化(hua)(hua)(hua)鎂(mei)(mei)制造(zao)的(de)(de)最重要過程(cheng)(cheng)是由各(ge)種鎂(mei)(mei)質原料，通過各(ge)種形式的(de)(de)加(jia)熱方法產生(sheng)高溫使(shi)鎂(mei)(mei)質材料(MgO)熔(rong)(rong)(rong)化(hua)(hua)(hua)，變成氧(yang)化(hua)(hua)(hua)鎂(mei)(mei)熔(rong)(rong)(rong)體。要使(shi)氧(yang)化(hua)(hua)(hua)鎂(mei)(mei)熔(rong)(rong)(rong)融，必(bi)須消耗大量的(de)(de)熱能，以克服離子間的(de)(de)引力(li)。通過強(qiang)大電弧(hu)產生(sheng)高溫而熔(rong)(rong)(rong)化(hua)(hua)(hua)氧(yang)化(hua)(hua)(hua)鎂(mei)(mei)的(de)(de)方法叫(jiao)做電弧(hu)熔(rong)(rong)(rong)融法。這個融化(hua)(hua)(hua)過程(cheng)(cheng)一般包括熱的(de)(de)傳導、脫水、脫碳、熔(rong)(rong)(rong)化(hua)(hua)(hua)、析(xi)晶、晶體長大等(deng)一系列(lie)物理化(hua)(hua)(hua)學變化(hua)(hua)(hua)的(de)(de)過程(cheng)(cheng)。

①脫水(shui)(shui)過(guo)程。用水(shui)(shui)鎂石作(zuo)原料有一脫水(shui)(shui)過(guo)程。水(shui)(shui)鎂石的主(zhu)要成分是氫氧(yang)化(hua)鎂Mg(OH)2。其脫水(shui)(shui)過(guo)程是：

Mg(OH)2→MgO+H2O

②脫碳(tan)(tan)過(guo)程(cheng)。用菱(ling)鎂礦作為原(yuan)料時有一(yi)個脫碳(tan)(tan)過(guo)程(cheng)，脫碳(tan)(tan)過(guo)程(cheng)包括兩(liang)個方面(mian)。一(yi)方面(mian)是菱(ling)鎂礦石(shi)的(de)熱分(fen)(fen)解，菱(ling)鎂礦石(shi)的(de)主要成分(fen)(fen)是碳(tan)(tan)酸鎂(MgCO3):

MgCO3→MgO+CO2

另一(yi)方(fang)面，由于(yu)在(zai)電(dian)(dian)熔過(guo)程中往往在(zai)原(yuan)料氧化鎂中加入石墨(mo)粉(fen)末添(tian)加物(wu)(助劑(ji))，在(zai)電(dian)(dian)熔爐起動(dong)過(guo)程中需在(zai)三電(dian)(dian)極(石墨(mo)電(dian)(dian)極)的下(xia)端用石墨(mo)粉(fen)末鋪成三角(jiao)形或(huo)星(xing)形導線路，在(zai)通電(dian)(dian)過(guo)程中受熱燒(shao)損(sun)或(huo)完全(quan)燃(ran)燒(shao)除去石墨(mo)。

C+O2→CO2↑

③熔(rong)化(hua)過(guo)程。熔(rong)化(hua)過(guo)程即(ji)氧(yang)(yang)(yang)化(hua)鎂(mei)中(zhong)(zhong)(zhong)鎂(mei)離(li)(li)子和氧(yang)(yang)(yang)離(li)(li)子在強電(dian)(dian)(dian)弧產(chan)(chan)生(sheng)的(de)(de)(de)熱(re)(re)(re)能(neng)作用下，克(ke)服單晶體中(zhong)(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)晶格能(neng)的(de)(de)(de)束縛，變成(cheng)(cheng)能(neng)自(zi)由運動(dong)的(de)(de)(de)過(guo)程。也就是說(shuo)，氧(yang)(yang)(yang)化(hua)鎂(mei)加熱(re)(re)(re)到一定溫度(du)(熔(rong)點)就會(hui)由固體變成(cheng)(cheng)液(ye)體，叫熔(rong)化(hua)。在這一過(guo)程中(zhong)(zhong)(zhong)需(xu)消(xiao)耗大(da)量的(de)(de)(de)電(dian)(dian)(dian)能(neng)。據電(dian)(dian)(dian)熔(rong)凝氧(yang)(yang)(yang)化(hua)鎂(mei)生(sheng)產(chan)(chan)者對用水(shui)(shui)鎂(mei)石作原(yuan)料生(sheng)產(chan)(chan)電(dian)(dian)(dian)熔(rong)凝氧(yang)(yang)(yang)化(hua)鎂(mei)的(de)(de)(de)熱(re)(re)(re)平衡(heng)的(de)(de)(de)衡(heng)算，熱(re)(re)(re)消(xiao)耗的(de)(de)(de)比例(li)如下：氧(yang)(yang)(yang)化(hua)鎂(mei)晶體生(sheng)成(cheng)(cheng)熱(re)(re)(re)消(xiao)耗值(zhi)(zhi)(zhi)34.9%，渣(zha)皮消(xiao)耗熱(re)(re)(re)值(zhi)(zhi)(zhi)15.3%，散砂生(sheng)成(cheng)(cheng)熱(re)(re)(re)耗值(zhi)(zhi)(zhi)3.0%，冷(leng)卻(que)水(shui)(shui)耗熱(re)(re)(re)值(zhi)(zhi)(zhi)8.4%，冷(leng)卻(que)爐殼(ke)的(de)(de)(de)水(shui)(shui)耗熱(re)(re)(re)值(zhi)(zhi)(zhi)7.9%，爐子表面散熱(re)(re)(re)值(zhi)(zhi)(zhi)6.4%，煙氣帶(dai)走熱(re)(re)(re)值(zhi)(zhi)(zhi)28.8%。電(dian)(dian)(dian)能(neng)損(sun)失值(zhi)(zhi)(zhi)3.2%，從這些統計數據可以看出，在電(dian)(dian)(dian)熔(rong)