電(dian)弧熔爐生產電(dian)熔氧化(hua)鎂的工藝流程主(zhu)要包括(kuo)：原料配料、電(dian)弧熔融、破碎、選別(bie)、粉碎、篩別(bie)、磁選、分類包裝(zhuang)等(deng)。

(1)原料

我國有豐(feng)富的優質菱鎂(mei)礦(kuang)石，氧化鎂(mei)含(han)量高，又易于(yu)(yu)開采，因(yin)此，被廣泛(fan)用(yong)作電熔氧化鎂(mei)的原料。采用(yong)菱鎂(mei)石作原料，碳酸鎂(mei)分解(jie)產生CO2氣體，由于(yu)(yu)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(dian)熔(rong)氧(yang)(yang)化(hua)鎂(mei)的結晶(jing)帶的形成均有(you)不(bu)利影(ying)響(xiang)，由(you)于(yu)大(da)量塵料(liao)飛損，使(shi)物料(liao)損耗和能(neng)量消耗增高，也惡化(hua)了車間生產環境。但由(you)于(yu)優質菱鎂(mei)礦(kuang)石容易獲得，價(jia)格很低(di)廉(lian)，所(suo)以，仍是我國電(dian)熔(rong)氧(yang)(yang)化(hua)鎂(mei)用得最多最廣泛的原料(liao)。

(2)配料

①菱鎂(mei)礦。菱鎂(mei)礦石(shi)中氧化(hua)(hua)鎂(mei)的含量高低和化(hua)(hua)學成分(fen)直接影響(xiang)到電熔凝(ning)氧化(hua)(hua)鎂(mei)的質(zhi)量，同時在(zai)電熔過程中也直接影響(xiang)到電熔凝(ning)氧化(hua)(hua)鎂(mei)得到的品級(ji)比(bi)例，因此，為了保證電熔凝(ning)氧化(hua)(hua)鎂(mei)的質(zhi)量和品級(ji)比(bi)例，必須對各種(zhong)礦石(shi)進(jin)行(xing)適(shi)當的配比(bi)后進(jin)行(xing)熔煉。

②水(shui)(shui)(shui)鎂石。我國的遼寧省水(shui)(shui)(shui)鎂石的礦源非(fei)常(chang)豐富，水(shui)(shui)(shui)鎂石中氧化鎂含(han)量高于菱鎂礦石。它也是一種制造電熔凝氧化鎂的原料(liao)，部分地(di)區水(shui)(shui)(shui)鎂石的化學成分見表2。

表2水鎂(mei)石(shi)的化(hua)學成分/%

③輕(qing)燒氧化鎂。以輕(qing)燒氧化鎂作為電熔(rong)(rong)氧化鎂原料，可以使生產環境得(de)到改善(shan)，可以降低運輸費用。由(you)于電熔(rong)(rong)時排出氣(qi)體少，成分也較(jiao)均勻，對提高(gao)電熔(rong)(rong)氧化鎂質量有(you)利。

我國有一(yi)些電熔(rong)(rong)凝(ning)氧化(hua)(hua)(hua)鎂(mei)(mei)(mei)以(yi)輕(qing)燒氧化(hua)(hua)(hua)鎂(mei)(mei)(mei)制成(cheng)球(qiu)(qiu)料入爐電熔(rong)(rong)。輕(qing)燒氧化(hua)(hua)(hua)鎂(mei)(mei)(mei)的氧化(hua)(hua)(hua)鎂(mei)(mei)(mei)含(han)量達(da)到98%，以(yi)此(ci)料能生產出白(bai)色(se)大結晶電熔(rong)(rong)氧化(hua)(hua)(hua)鎂(mei)(mei)(mei)。但由于成(cheng)球(qiu)(qiu)費(fei)用(yong)高，影響(xiang)生產成(cheng)本。目前，有的廠家采用(yong)反(fan)射(she)爐輕(qing)燒氧化(hua)(hua)(hua)鎂(mei)(mei)(mei)，以(yi)一(yi)定(ding)的粒度加入熔(rong)(rong)爐電熔(rong)(rong)，電熔(rong)(rong)氧化(hua)(hua)(hua)鎂(mei)(mei)(mei)的質量比(bi)用(yong)菱(ling)鎂(mei)(mei)(mei)礦石(shi)好(hao)，成(cheng)本又比(bi)用(yong)球(qiu)(qiu)料作原料時便宜，因而得到了一(yi)定(ding)的推廣。

④燒結鎂(mei)(mei)(mei)砂(sha)。為了某些電(dian)(dian)熔(rong)凝氧(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)鎂(mei)(mei)(mei)的(de)(de)(de)特殊要求，有(you)時必須在電(dian)(dian)熔(rong)過程中(zhong)采用(yong)(yong)燒結鎂(mei)(mei)(mei)砂(sha)作為電(dian)(dian)熔(rong)原(yuan)料(liao)，如(ru)采用(yong)(yong)海水(shui)鎂(mei)(mei)(mei)砂(sha)作為電(dian)(dian)熔(rong)原(yuan)料(liao)，一(yi)般首先利用(yong)(yong)處理海水(shui)和石灰乳作用(yong)(yong)生產(chan)氫(qing)氧(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)鎂(mei)(mei)(mei)，將(jiang)氫(qing)氧(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)鎂(mei)(mei)(mei)煅燒成輕(qing)燒氧(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)鎂(mei)(mei)(mei)。用(yong)(yong)其他(ta)方法也可以制得輕(qing)燒氧(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)鎂(mei)(mei)(mei)(詳見工業氧(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)鎂(mei)(mei)(mei)的(de)(de)(de)制取方法)，采用(yong)(yong)輕(qing)燒氧(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)鎂(mei)(mei)(mei)作為原(yuan)料(liao)生產(chan)電(dian)(dian)熔(rong)凝氧(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)鎂(mei)(mei)(mei)。奧絲(si)脫(AusT)和拉特爾(Ruttere)等研(yan)究認(ren)為，極少量(liang)的(de)(de)(de)雜質(zhi)氣體(相(xiang))也屬于晶體的(de)(de)(de)雜質(zhi)，可明顯影響晶粒(li)的(de)(de)(de)長(chang)(chang)大。因為雜質(zhi)相(xiang)的(de)(de)(de)作用(yong)(yong)在于增加晶界(jie)運(yun)動(dong)所需的(de)(de)(de)能(neng)量(liang)。當晶界(jie)與第(di)二(er)相(xiang)相(xiang)遇時，晶體能(neng)量(liang)降低，其降低量(liang)與第(di)二(er)相(xiang)橫(heng)(heng)截面(mian)積成正比，所以必須提高(gao)晶界(jie)能(neng)，晶界(jie)才能(neng)離開第(di)二(er)相(xiang)繼(ji)續運(yun)動(dong)。并且(qie)當晶界(jie)與第(di)二(er)相(xiang)相(xiang)遇時，與第(di)二(er)相(xiang)橫(heng)(heng)截面(mian)積相(xiang)等的(de)(de)(de)晶界(jie)必須變形，第(di)二(er)相(xiang)數量(liang)愈多，晶粒(li)長(chang)(chang)大的(de)(de)(de)極限尺(chi)寸愈小。

另一(yi)方面為了降低電熔(rong)凝(ning)氧化鎂的顯氣孔率，也應盡量減少(shao)原料(liao)氧化鎂的氣體排出，因此，采用燒結鎂砂電熔(rong)有其顯著優點。

⑤電熔氧化鎂單晶的(de)化學原料質(zhi)量要求：

(3)電弧熔融

這些(xie)特性(xing)(xing)是同原子(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)和(he)分(fen)子(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)的(de)量子(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)力學本(ben)性(xing)(xing)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(shu)值，離子(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)的(de)電子(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)外層(ceng)結(jie)構等相關聯。而氧化(hua)鎂的(de)離子(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)尺寸、質量和(he)電荷、陽(yang)離子(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)和(he)陰離子(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)之(zhi)間的(de)結(jie)合特性(xing)(xing)和(he)強度、離子(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)的(de)極(ji)化(hua)作(zuo)用、結(jie)晶構造等決定(ding)它是一高熔點化(hua)合物。

氧化鎂(mei)的熔點(dian)和結(jie)構參數(shu)(shu)(shu)：陽(yang)離子半徑0.074mm;陰離子半徑0.53mm;結(jie)構類(lei)型NaCl;配位(wei)數(shu)(shu)(shu)6;有(you)效配位(wei)數(shu)(shu)(shu)8.5;密度3.65g/cm3;熔點(dian)2800℃。

電熔(rong)(rong)凝氧(yang)化(hua)鎂(mei)(mei)制(zhi)造(zao)的(de)(de)(de)最重要(yao)(yao)過(guo)程(cheng)是由(you)各種鎂(mei)(mei)質原(yuan)料(liao)(liao)，通過(guo)各種形式(shi)的(de)(de)(de)加熱(re)方(fang)法產生(sheng)高溫使鎂(mei)(mei)質材料(liao)(liao)(MgO)熔(rong)(rong)化(hua)，變成氧(yang)化(hua)鎂(mei)(mei)熔(rong)(rong)體(ti)。要(yao)(yao)使氧(yang)化(hua)鎂(mei)(mei)熔(rong)(rong)融(rong)，必須消(xiao)耗大量(liang)的(de)(de)(de)熱(re)能，以(yi)克服離子間的(de)(de)(de)引力(li)。通過(guo)強大電弧產生(sheng)高溫而熔(rong)(rong)化(hua)氧(yang)化(hua)鎂(mei)(mei)的(de)(de)(de)方(fang)法叫做(zuo)電弧熔(rong)(rong)融(rong)法。這個融(rong)化(hua)過(guo)程(cheng)一般包括熱(re)的(de)(de)(de)傳(chuan)導、脫水(shui)、脫碳(tan)、熔(rong)(rong)化(hua)、析晶(jing)、晶(jing)體(ti)長大等一系(xi)列物理(li)化(hua)學變化(hua)的(de)(de)(de)過(guo)程(cheng)。

①脫(tuo)水(shui)過程(cheng)。用水(shui)鎂石(shi)作(zuo)原(yuan)料有(you)一脫(tuo)水(shui)過程(cheng)。水(shui)鎂石(shi)的主要成分(fen)是(shi)氫(qing)氧化鎂Mg(OH)2。其脫(tuo)水(shui)過程(cheng)是(shi)：

Mg(OH)2→MgO+H2O

②脫碳(tan)(tan)過程(cheng)。用(yong)菱鎂礦(kuang)(kuang)作(zuo)為原(yuan)料時有(you)一個脫碳(tan)(tan)過程(cheng)，脫碳(tan)(tan)過程(cheng)包(bao)括兩個方面(mian)(mian)。一方面(mian)(mian)是菱鎂礦(kuang)(kuang)石(shi)的熱分解，菱鎂礦(kuang)(kuang)石(shi)的主要成(cheng)分是碳(tan)(tan)酸(suan)鎂(MgCO3):

MgCO3→MgO+CO2

另一方(fang)面(mian)，由(you)于在電熔過(guo)程中(zhong)往往在原(yuan)料(liao)氧(yang)化鎂中(zhong)加(jia)入石墨(mo)粉(fen)末(mo)添加(jia)物(助劑)，在電熔爐起(qi)動過(guo)程中(zhong)需在三電極(ji)(石墨(mo)電極(ji))的(de)下端用石墨(mo)粉(fen)末(mo)鋪(pu)成三角形(xing)或(huo)星形(xing)導(dao)線路，在通(tong)電過(guo)程中(zhong)受熱(re)燒損或(huo)完全燃燒除去石墨(mo)。

C+O2→CO2↑

③熔(rong)化(hua)過(guo)程(cheng)。熔(rong)化(hua)過(guo)程(cheng)即氧(yang)化(hua)鎂(mei)(mei)中(zhong)(zhong)鎂(mei)(mei)離子和氧(yang)離子在強電(dian)(dian)弧(hu)產(chan)生(sheng)的(de)(de)熱能(neng)(neng)作用下，克服單晶(jing)體(ti)(ti)中(zhong)(zhong)的(de)(de)晶(jing)格(ge)能(neng)(neng)的(de)(de)束縛(fu)，變成能(neng)(neng)自由運動的(de)(de)過(guo)程(cheng)。也就(jiu)是說(shuo)，氧(yang)化(hua)鎂(mei)(mei)加熱到一定溫度(熔(rong)點)就(jiu)會由固體(ti)(ti)變成液體(ti)(ti)，叫熔(rong)化(hua)。在這一過(guo)程(cheng)中(zhong)(zhong)需(xu)消(xiao)(xiao)耗(hao)(hao)大量的(de)(de)電(dian)(dian)能(neng)(neng)。據電(dian)(dian)熔(rong)凝氧(yang)化(hua)鎂(mei)(mei)生(sheng)產(chan)者對(dui)用水(shui)鎂(mei)(mei)石作原(yuan)料(liao)生(sheng)產(chan)電(dian)(dian)熔(rong)凝氧(yang)化(hua)鎂(mei)(mei)的(de)(de)熱平衡的(de)(de)衡算，熱消(xiao)(xiao)耗(hao)(hao)的(de)(de)比例如(ru)下：氧(yang)化(hua)鎂(mei)(mei)晶(jing)體(ti)(ti)生(sheng)成熱消(xiao)(xiao)耗(hao)(hao)值(zhi)(zhi)(zhi)34.9%，渣皮消(xiao)(xiao)耗(hao)(hao)熱值(zhi)(zhi)(zhi)15.3%，散(san)砂生(sheng)成熱耗(hao)(hao)值(zhi)(zhi)(zhi)3.0%，冷(leng)卻水(shui)耗(hao)(hao)熱值(zhi)(zhi)(zhi)8.4%，冷(leng)卻爐殼(ke)的(de)(de)水(shui)耗(hao)(hao)熱值(zhi)(zhi)(zhi)7.9%，爐子表面散(san)熱值(zhi)(zhi)(zhi)6.4%，煙氣(qi)帶走熱值(zhi)(zhi)(zhi)28.8%。電(dian)(dian)能(neng)(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)熔(rong)