電(dian)弧熔(rong)爐生產(chan)電(dian)熔(rong)氧(yang)化(hua)鎂(mei)的(de)工藝流程(cheng)主要包括(kuo)：原料配料、電(dian)弧熔(rong)融(rong)、破碎(sui)(sui)、選別、粉碎(sui)(sui)、篩別、磁選、分類(lei)包裝等。

(1)原料

我國有豐(feng)富的優質菱鎂(mei)礦石(shi)，氧化鎂(mei)含量高，又易(yi)于開采，因此，被廣泛用作電(dian)熔氧化鎂(mei)的原料(liao)。采用菱鎂(mei)石(shi)作原料(liao)，碳酸(suan)鎂(mei)分(fen)解產生(sheng)CO2氣體，由(you)于有大量氣體從爐內排(pai)出影響著電(dian)熔過程的進行：

MgCO3→MgO+CO2↑

對(dui)電(dian)熔氧(yang)化(hua)鎂(mei)的結晶帶的形(xing)成均(jun)有不利影(ying)響(xiang)，由于(yu)大量塵料飛損，使(shi)物料損耗和能量消(xiao)耗增高(gao)，也惡化(hua)了車間生產環境(jing)。但由于(yu)優質菱鎂(mei)礦石容易獲得，價格(ge)很低廉(lian)，所(suo)以，仍是(shi)我(wo)國(guo)電(dian)熔氧(yang)化(hua)鎂(mei)用(yong)得最(zui)多最(zui)廣(guang)泛的原料。

(2)配料

①菱(ling)鎂(mei)(mei)礦(kuang)(kuang)。菱(ling)鎂(mei)(mei)礦(kuang)(kuang)石(shi)中氧(yang)化(hua)鎂(mei)(mei)的含量高低和化(hua)學(xue)成分直接(jie)影響到電(dian)熔(rong)凝氧(yang)化(hua)鎂(mei)(mei)的質量，同(tong)時在電(dian)熔(rong)過程中也直接(jie)影響到電(dian)熔(rong)凝氧(yang)化(hua)鎂(mei)(mei)得到的品級比例(li)(li)，因此，為了(le)保證電(dian)熔(rong)凝氧(yang)化(hua)鎂(mei)(mei)的質量和品級比例(li)(li)，必(bi)須對(dui)各種礦(kuang)(kuang)石(shi)進(jin)行適當的配(pei)比后(hou)進(jin)行熔(rong)煉(lian)。

②水鎂(mei)(mei)石(shi)。我(wo)國的(de)遼寧省水鎂(mei)(mei)石(shi)的(de)礦(kuang)(kuang)源非常豐富，水鎂(mei)(mei)石(shi)中氧化(hua)鎂(mei)(mei)含量高于菱鎂(mei)(mei)礦(kuang)(kuang)石(shi)。它也是一種制造電熔凝氧化(hua)鎂(mei)(mei)的(de)原料，部分地區(qu)水鎂(mei)(mei)石(shi)的(de)化(hua)學成分見表2。

表2水鎂石的化學成分(fen)/%

③輕(qing)燒氧化(hua)鎂(mei)(mei)。以輕(qing)燒氧化(hua)鎂(mei)(mei)作為電熔氧化(hua)鎂(mei)(mei)原料，可以使生(sheng)產(chan)環境得到改善，可以降低運輸(shu)費用。由(you)于電熔時排出氣體(ti)少，成分也(ye)較均勻(yun)，對提高電熔氧化(hua)鎂(mei)(mei)質量有利。

我國(guo)有一些電(dian)(dian)熔(rong)(rong)凝氧(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)鎂以(yi)輕燒(shao)(shao)氧(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)鎂制(zhi)成球料(liao)入爐電(dian)(dian)熔(rong)(rong)。輕燒(shao)(shao)氧(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)鎂的(de)氧(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)鎂含量(liang)達到(dao)98%，以(yi)此料(liao)能生產出白色大結晶電(dian)(dian)熔(rong)(rong)氧(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)鎂。但由于成球費(fei)用(yong)高，影響生產成本(ben)。目前，有的(de)廠家采用(yong)反射爐輕燒(shao)(shao)氧(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)鎂，以(yi)一定(ding)的(de)粒度加入熔(rong)(rong)爐電(dian)(dian)熔(rong)(rong)，電(dian)(dian)熔(rong)(rong)氧(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)鎂的(de)質量(liang)比用(yong)菱鎂礦石好，成本(ben)又比用(yong)球料(liao)作原(yuan)料(liao)時便宜，因(yin)而得到(dao)了一定(ding)的(de)推廣。

④燒(shao)結(jie)鎂(mei)(mei)砂(sha)。為(wei)(wei)了(le)某(mou)些電熔凝氧(yang)化(hua)鎂(mei)(mei)的(de)特殊(shu)要求，有時(shi)必(bi)須在電熔過程中采用燒(shao)結(jie)鎂(mei)(mei)砂(sha)作為(wei)(wei)電熔原料，如(ru)采用海水鎂(mei)(mei)砂(sha)作為(wei)(wei)電熔原料，一般首先利用處理海水和石灰(hui)乳作用生產氫氧(yang)化(hua)鎂(mei)(mei)，將氫氧(yang)化(hua)鎂(mei)(mei)煅燒(shao)成(cheng)(cheng)輕燒(shao)氧(yang)化(hua)鎂(mei)(mei)。用其(qi)(qi)他方(fang)法也可以制得輕燒(shao)氧(yang)化(hua)鎂(mei)(mei)(詳(xiang)見(jian)工(gong)業氧(yang)化(hua)鎂(mei)(mei)的(de)制取方(fang)法)，采用輕燒(shao)氧(yang)化(hua)鎂(mei)(mei)作為(wei)(wei)原料生產電熔凝氧(yang)化(hua)鎂(mei)(mei)。奧絲(si)脫(AusT)和拉特爾(Ruttere)等研究認(ren)為(wei)(wei)，極少(shao)量(liang)(liang)的(de)雜(za)質(zhi)氣體(ti)(ti)(相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang))也屬于晶體(ti)(ti)的(de)雜(za)質(zhi)，可明顯影響晶粒的(de)長大(da)。因為(wei)(wei)雜(za)質(zhi)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)的(de)作用在于增加晶界(jie)(jie)(jie)運動所需(xu)的(de)能(neng)(neng)量(liang)(liang)。當(dang)晶界(jie)(jie)(jie)與第(di)(di)(di)(di)二相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)遇時(shi)，晶體(ti)(ti)能(neng)(neng)量(liang)(liang)降(jiang)低(di)，其(qi)(qi)降(jiang)低(di)量(liang)(liang)與第(di)(di)(di)(di)二相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)橫(heng)截面積成(cheng)(cheng)正比，所以必(bi)須提(ti)高晶界(jie)(jie)(jie)能(neng)(neng)，晶界(jie)(jie)(jie)才能(neng)(neng)離開第(di)(di)(di)(di)二相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)繼續(xu)運動。并且(qie)當(dang)晶界(jie)(jie)(jie)與第(di)(di)(di)(di)二相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)遇時(shi)，與第(di)(di)(di)(di)二相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)橫(heng)截面積相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)等的(de)晶界(jie)(jie)(jie)必(bi)須變形，第(di)(di)(di)(di)二相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)數(shu)量(liang)(liang)愈(yu)多(duo)，晶粒長大(da)的(de)極限尺寸愈(yu)小。

另一方面為了降低(di)電熔凝(ning)氧(yang)化鎂(mei)(mei)的(de)顯氣孔率(lv)，也應盡(jin)量(liang)減少原料氧(yang)化鎂(mei)(mei)的(de)氣體(ti)排出，因此，采用燒結鎂(mei)(mei)砂電熔有(you)其顯著優點。

⑤電熔(rong)氧化鎂單晶的化學(xue)原(yuan)料質量(liang)要求(qiu)：

(3)電弧熔融

這(zhe)些特(te)性是(shi)同原子(zi)和分子(zi)的(de)量子(zi)力學本性如離(li)(li)子(zi)半徑的(de)尺寸，離(li)(li)子(zi)的(de)電(dian)位數值，離(li)(li)子(zi)的(de)電(dian)子(zi)外層(ceng)結構等相關聯。而氧化鎂的(de)離(li)(li)子(zi)尺寸、質量和電(dian)荷、陽離(li)(li)子(zi)和陰離(li)(li)子(zi)之間(jian)的(de)結合特(te)性和強度、離(li)(li)子(zi)的(de)極化作用(yong)、結晶構造(zao)等決定(ding)它是(shi)一(yi)高(gao)熔點化合物。

氧化鎂的熔點(dian)和結(jie)構(gou)參數(shu)：陽離(li)子(zi)半徑0.074mm;陰離(li)子(zi)半徑0.53mm;結(jie)構(gou)類型NaCl;配(pei)位數(shu)6;有(you)效配(pei)位數(shu)8.5;密(mi)度3.65g/cm3;熔點(dian)2800℃。

電熔(rong)(rong)凝氧(yang)化(hua)(hua)鎂(mei)(mei)制造的(de)(de)(de)(de)最重(zhong)要(yao)過程(cheng)是由各種(zhong)鎂(mei)(mei)質(zhi)原(yuan)料，通過各種(zhong)形式的(de)(de)(de)(de)加(jia)熱方法(fa)(fa)產生高溫使(shi)鎂(mei)(mei)質(zhi)材料(MgO)熔(rong)(rong)化(hua)(hua)，變(bian)成氧(yang)化(hua)(hua)鎂(mei)(mei)熔(rong)(rong)體。要(yao)使(shi)氧(yang)化(hua)(hua)鎂(mei)(mei)熔(rong)(rong)融，必須消耗大(da)(da)量(liang)的(de)(de)(de)(de)熱能，以克服離子(zi)間的(de)(de)(de)(de)引(yin)力(li)。通過強大(da)(da)電弧(hu)產生高溫而熔(rong)(rong)化(hua)(hua)氧(yang)化(hua)(hua)鎂(mei)(mei)的(de)(de)(de)(de)方法(fa)(fa)叫做電弧(hu)熔(rong)(rong)融法(fa)(fa)。這個(ge)融化(hua)(hua)過程(cheng)一般包括熱的(de)(de)(de)(de)傳導(dao)、脫水、脫碳、熔(rong)(rong)化(hua)(hua)、析晶(jing)、晶(jing)體長(chang)大(da)(da)等一系列物理(li)化(hua)(hua)學變(bian)化(hua)(hua)的(de)(de)(de)(de)過程(cheng)。

①脫水(shui)過程(cheng)。用水(shui)鎂(mei)(mei)石作原料有一脫水(shui)過程(cheng)。水(shui)鎂(mei)(mei)石的主要成分(fen)是氫氧(yang)化鎂(mei)(mei)Mg(OH)2。其(qi)脫水(shui)過程(cheng)是：

Mg(OH)2→MgO+H2O

②脫(tuo)碳(tan)過程(cheng)(cheng)。用(yong)菱鎂礦作(zuo)為原料時有一(yi)個(ge)脫(tuo)碳(tan)過程(cheng)(cheng)，脫(tuo)碳(tan)過程(cheng)(cheng)包括兩(liang)個(ge)方面(mian)。一(yi)方面(mian)是(shi)菱鎂礦石(shi)的熱分解，菱鎂礦石(shi)的主要成(cheng)分是(shi)碳(tan)酸鎂(MgCO3):

MgCO3→MgO+CO2

另一方面，由于在(zai)電(dian)(dian)(dian)熔(rong)過程中往(wang)往(wang)在(zai)原料氧化鎂(mei)中加入石(shi)(shi)(shi)墨粉末添加物(助(zhu)劑)，在(zai)電(dian)(dian)(dian)熔(rong)爐起動過程中需在(zai)三(san)(san)電(dian)(dian)(dian)極(ji)(石(shi)(shi)(shi)墨電(dian)(dian)(dian)極(ji))的下端用石(shi)(shi)(shi)墨粉末鋪成三(san)(san)角(jiao)形或(huo)星形導(dao)線(xian)路(lu)，在(zai)通電(dian)(dian)(dian)過程中受(shou)熱燒損或(huo)完全燃燒除去石(shi)(shi)(shi)墨。

C+O2→CO2↑

③熔(rong)(rong)化(hua)過程。熔(rong)(rong)化(hua)過程即(ji)氧(yang)化(hua)鎂(mei)中(zhong)(zhong)鎂(mei)離子和氧(yang)離子在(zai)強電(dian)(dian)(dian)弧(hu)產生(sheng)的(de)(de)熱能作用下，克服單(dan)晶體(ti)(ti)中(zhong)(zhong)的(de)(de)晶格(ge)能的(de)(de)束(shu)縛(fu)，變成(cheng)(cheng)能自(zi)由(you)運動(dong)的(de)(de)過程。也就是說(shuo)，氧(yang)化(hua)鎂(mei)加熱到一定(ding)溫度(熔(rong)(rong)點(dian))就會由(you)固(gu)體(ti)(ti)變成(cheng)(cheng)液(ye)體(ti)(ti)，叫(jiao)熔(rong)(rong)化(hua)。在(zai)這一過程中(zhong)(zhong)需消(xiao)耗大量(liang)的(de)(de)電(dian)(dian)(dian)能。據電(dian)(dian)(dian)熔(rong)(rong)凝氧(yang)化(hua)鎂(mei)生(sheng)產者(zhe)對用水(shui)鎂(mei)石作原料生(sheng)產電(dian)(dian)(dian)熔(rong)(rong)凝氧(yang)化(hua)鎂(mei)的(de)(de)熱平衡的(de)(de)衡算(suan)，熱消(xiao)耗的(de)(de)比例(li)如(ru)下：氧(yang)化(hua)鎂(mei)晶體(ti)(ti)生(sheng)成(cheng)(cheng)熱消(xiao)耗值(zhi)34.9%，渣皮(pi)消(xiao)耗熱值(zhi)15.3%，散(san)(san)砂(sha)生(sheng)成(cheng)(cheng)熱耗值(zhi)3.0%，冷卻水(shui)耗熱值(zhi)8.4%，冷卻爐殼的(de)(de)水(shui)耗熱值(zhi)7.9%，爐子表面散(san)(san)熱值(zhi)6.4%，煙(yan)氣帶走熱值(zhi)28.8%。電(dian)(dian)(dian)能損失(shi)值(zhi)3.2%，從(cong)這些統(tong)計數據可以看出，在(zai)電(dian)(dian)(dian)熔(rong)(rong)