電弧熔爐生產(chan)電熔氧(yang)化鎂的工藝流程主要包括(kuo)：原料配料、電弧熔融、破(po)碎、選別、粉碎、篩別、磁選、分(fen)類包裝(zhuang)等。

(1)原料

我國有(you)豐富(fu)的優質菱鎂(mei)(mei)礦石(shi)，氧化(hua)鎂(mei)(mei)含量高，又易于開采(cai)，因此，被廣(guang)泛用作電(dian)熔氧化(hua)鎂(mei)(mei)的原料。采(cai)用菱鎂(mei)(mei)石(shi)作原料，碳酸鎂(mei)(mei)分解產生CO2氣體(ti)，由于有(you)大量氣體(ti)從爐內排出(chu)影響著電(dian)熔過程的進行：

MgCO3→MgO+CO2↑

對電(dian)熔(rong)氧(yang)化鎂(mei)的(de)結(jie)晶帶(dai)的(de)形(xing)成均有(you)不利影響，由于大量(liang)塵料(liao)飛損(sun)，使物料(liao)損(sun)耗和能(neng)量(liang)消(xiao)耗增高，也惡化了車間(jian)生產(chan)環(huan)境。但由于優(you)質菱鎂(mei)礦石容易獲(huo)得(de)(de)，價格很低(di)廉，所以，仍(reng)是我國電(dian)熔(rong)氧(yang)化鎂(mei)用得(de)(de)最多最廣泛的(de)原料(liao)。

(2)配料

①菱鎂(mei)礦(kuang)。菱鎂(mei)礦(kuang)石中氧化鎂(mei)的(de)(de)含量(liang)高低和(he)化學成分直接影響(xiang)到(dao)電(dian)(dian)熔凝氧化鎂(mei)的(de)(de)質量(liang)，同時在電(dian)(dian)熔過程中也(ye)直接影響(xiang)到(dao)電(dian)(dian)熔凝氧化鎂(mei)得到(dao)的(de)(de)品(pin)級比(bi)例，因此，為(wei)了保證電(dian)(dian)熔凝氧化鎂(mei)的(de)(de)質量(liang)和(he)品(pin)級比(bi)例，必須對各種(zhong)礦(kuang)石進(jin)行(xing)適當(dang)的(de)(de)配比(bi)后進(jin)行(xing)熔煉。

②水鎂(mei)石(shi)(shi)。我國的遼(liao)寧省水鎂(mei)石(shi)(shi)的礦(kuang)(kuang)源非常(chang)豐富，水鎂(mei)石(shi)(shi)中氧(yang)化鎂(mei)含量高于(yu)菱鎂(mei)礦(kuang)(kuang)石(shi)(shi)。它也是一種制(zhi)造電熔凝(ning)氧(yang)化鎂(mei)的原料，部分地區水鎂(mei)石(shi)(shi)的化學成分見表2。

表(biao)2水鎂石的化學成(cheng)分/%

③輕(qing)燒(shao)氧(yang)化鎂。以輕(qing)燒(shao)氧(yang)化鎂作為電(dian)熔氧(yang)化鎂原料(liao)，可以使(shi)生產環境得到改善，可以降低運(yun)輸費用。由于(yu)電(dian)熔時排出氣體(ti)少，成分也較均(jun)勻，對提高電(dian)熔氧(yang)化鎂質量(liang)有利。

我國有一(yi)些電(dian)(dian)熔凝(ning)氧(yang)(yang)化鎂(mei)以輕(qing)燒氧(yang)(yang)化鎂(mei)制(zhi)成(cheng)(cheng)球料(liao)入(ru)爐電(dian)(dian)熔。輕(qing)燒氧(yang)(yang)化鎂(mei)的(de)氧(yang)(yang)化鎂(mei)含量(liang)達到(dao)98%，以此(ci)料(liao)能(neng)生產出白色大結(jie)晶(jing)電(dian)(dian)熔氧(yang)(yang)化鎂(mei)。但由于成(cheng)(cheng)球費用(yong)(yong)(yong)高，影響生產成(cheng)(cheng)本。目(mu)前，有的(de)廠(chang)家采用(yong)(yong)(yong)反射爐輕(qing)燒氧(yang)(yang)化鎂(mei)，以一(yi)定的(de)粒度加(jia)入(ru)熔爐電(dian)(dian)熔，電(dian)(dian)熔氧(yang)(yang)化鎂(mei)的(de)質量(liang)比用(yong)(yong)(yong)菱鎂(mei)礦石好，成(cheng)(cheng)本又比用(yong)(yong)(yong)球料(liao)作原(yuan)料(liao)時便宜，因而得到(dao)了(le)一(yi)定的(de)推廣。

④燒結鎂(mei)(mei)砂(sha)(sha)。為了(le)某些電(dian)(dian)熔(rong)(rong)(rong)凝(ning)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)鎂(mei)(mei)的(de)(de)特(te)殊要(yao)求，有時(shi)必須(xu)在(zai)電(dian)(dian)熔(rong)(rong)(rong)過程中采用(yong)(yong)燒結鎂(mei)(mei)砂(sha)(sha)作為電(dian)(dian)熔(rong)(rong)(rong)原(yuan)料(liao)，如采用(yong)(yong)海水鎂(mei)(mei)砂(sha)(sha)作為電(dian)(dian)熔(rong)(rong)(rong)原(yuan)料(liao)，一般首先利(li)用(yong)(yong)處理海水和石灰乳作用(yong)(yong)生(sheng)產(chan)氫氧(yang)(yang)化(hua)(hua)鎂(mei)(mei)，將氫氧(yang)(yang)化(hua)(hua)鎂(mei)(mei)煅燒成輕(qing)燒氧(yang)(yang)化(hua)(hua)鎂(mei)(mei)。用(yong)(yong)其他(ta)方(fang)法也可以(yi)制得輕(qing)燒氧(yang)(yang)化(hua)(hua)鎂(mei)(mei)(詳見工業氧(yang)(yang)化(hua)(hua)鎂(mei)(mei)的(de)(de)制取方(fang)法)，采用(yong)(yong)輕(qing)燒氧(yang)(yang)化(hua)(hua)鎂(mei)(mei)作為原(yuan)料(liao)生(sheng)產(chan)電(dian)(dian)熔(rong)(rong)(rong)凝(ning)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)鎂(mei)(mei)。奧(ao)絲脫(AusT)和拉特(te)爾(Ruttere)等研(yan)究認(ren)為，極少量(liang)的(de)(de)雜(za)質(zhi)氣體(相(xiang)(xiang))也屬于(yu)晶(jing)(jing)(jing)(jing)體的(de)(de)雜(za)質(zhi)，可明顯影(ying)響晶(jing)(jing)(jing)(jing)粒(li)的(de)(de)長大(da)。因為雜(za)質(zhi)相(xiang)(xiang)的(de)(de)作用(yong)(yong)在(zai)于(yu)增加(jia)晶(jing)(jing)(jing)(jing)界(jie)運(yun)動所需(xu)的(de)(de)能(neng)量(liang)。當晶(jing)(jing)(jing)(jing)界(jie)與(yu)(yu)第(di)(di)(di)二(er)(er)相(xiang)(xiang)相(xiang)(xiang)遇(yu)時(shi)，晶(jing)(jing)(jing)(jing)體能(neng)量(liang)降(jiang)低，其降(jiang)低量(liang)與(yu)(yu)第(di)(di)(di)二(er)(er)相(xiang)(xiang)橫(heng)截面(mian)積(ji)成正比，所以(yi)必須(xu)提(ti)高晶(jing)(jing)(jing)(jing)界(jie)能(neng)，晶(jing)(jing)(jing)(jing)界(jie)才(cai)能(neng)離開第(di)(di)(di)二(er)(er)相(xiang)(xiang)繼續運(yun)動。并且當晶(jing)(jing)(jing)(jing)界(jie)與(yu)(yu)第(di)(di)(di)二(er)(er)相(xiang)(xiang)相(xiang)(xiang)遇(yu)時(shi)，與(yu)(yu)第(di)(di)(di)二(er)(er)相(xiang)(xiang)橫(heng)截面(mian)積(ji)相(xiang)(xiang)等的(de)(de)晶(jing)(jing)(jing)(jing)界(jie)必須(xu)變形，第(di)(di)(di)二(er)(er)相(xiang)(xiang)數量(liang)愈多，晶(jing)(jing)(jing)(jing)粒(li)長大(da)的(de)(de)極限尺寸愈小(xiao)。

另(ling)一(yi)方(fang)面為(wei)了降低電熔(rong)凝(ning)氧(yang)化鎂(mei)的(de)顯氣孔率，也應盡量減少原料(liao)氧(yang)化鎂(mei)的(de)氣體排出，因此，采(cai)用燒結(jie)鎂(mei)砂電熔(rong)有(you)其顯著優(you)點(dian)。

⑤電熔氧化鎂單晶的化學原料質量要求：

(3)電弧熔融

這(zhe)些特(te)性是(shi)同原子(zi)和分(fen)子(zi)的(de)量子(zi)力學本性如(ru)離(li)子(zi)半(ban)徑的(de)尺寸(cun)，離(li)子(zi)的(de)電(dian)位數值，離(li)子(zi)的(de)電(dian)子(zi)外層結構等相(xiang)關聯。而(er)氧(yang)化(hua)鎂(mei)的(de)離(li)子(zi)尺寸(cun)、質量和電(dian)荷(he)、陽離(li)子(zi)和陰離(li)子(zi)之(zhi)間的(de)結合特(te)性和強度、離(li)子(zi)的(de)極(ji)化(hua)作(zuo)用、結晶構造等決定它(ta)是(shi)一高熔(rong)點(dian)化(hua)合物。

氧(yang)化鎂(mei)的熔點和結構參數(shu)(shu)：陽離(li)(li)子(zi)半徑0.074mm;陰離(li)(li)子(zi)半徑0.53mm;結構類型NaCl;配位數(shu)(shu)6;有效(xiao)配位數(shu)(shu)8.5;密度3.65g/cm3;熔點2800℃。

電熔(rong)凝氧(yang)(yang)化(hua)鎂(mei)(mei)制(zhi)造(zao)的(de)(de)最重要過(guo)程(cheng)是(shi)由各種鎂(mei)(mei)質原料(liao)，通過(guo)各種形式的(de)(de)加(jia)熱方法產(chan)(chan)生(sheng)高溫使鎂(mei)(mei)質材料(liao)(MgO)熔(rong)化(hua)，變成氧(yang)(yang)化(hua)鎂(mei)(mei)熔(rong)體。要使氧(yang)(yang)化(hua)鎂(mei)(mei)熔(rong)融(rong)，必須消耗大量的(de)(de)熱能(neng)，以克服離子間的(de)(de)引力(li)。通過(guo)強(qiang)大電弧(hu)(hu)產(chan)(chan)生(sheng)高溫而熔(rong)化(hua)氧(yang)(yang)化(hua)鎂(mei)(mei)的(de)(de)方法叫做電弧(hu)(hu)熔(rong)融(rong)法。這個融(rong)化(hua)過(guo)程(cheng)一(yi)(yi)般(ban)包括(kuo)熱的(de)(de)傳導、脫水、脫碳、熔(rong)化(hua)、析晶、晶體長大等一(yi)(yi)系列物理化(hua)學變化(hua)的(de)(de)過(guo)程(cheng)。

①脫水(shui)過程。用水(shui)鎂石(shi)(shi)作原(yuan)料(liao)有一脫水(shui)過程。水(shui)鎂石(shi)(shi)的主要成分是(shi)氫氧化鎂Mg(OH)2。其脫水(shui)過程是(shi)：

Mg(OH)2→MgO+H2O

②脫碳(tan)過程(cheng)。用(yong)菱鎂(mei)礦(kuang)(kuang)作為原料(liao)時有一個脫碳(tan)過程(cheng)，脫碳(tan)過程(cheng)包括兩個方面。一方面是菱鎂(mei)礦(kuang)(kuang)石的(de)(de)熱分(fen)解，菱鎂(mei)礦(kuang)(kuang)石的(de)(de)主要(yao)成分(fen)是碳(tan)酸(suan)鎂(mei)(MgCO3):

MgCO3→MgO+CO2

另一方面，由于(yu)在電(dian)熔過(guo)(guo)程中往往在原料(liao)氧化(hua)鎂(mei)中加(jia)入石(shi)(shi)墨(mo)粉(fen)末添加(jia)物(wu)(助劑)，在電(dian)熔爐起(qi)動過(guo)(guo)程中需在三(san)電(dian)極(ji)(石(shi)(shi)墨(mo)電(dian)極(ji))的下端用(yong)石(shi)(shi)墨(mo)粉(fen)末鋪成三(san)角(jiao)形或(huo)星形導(dao)線路，在通電(dian)過(guo)(guo)程中受熱燒損(sun)或(huo)完全燃燒除去石(shi)(shi)墨(mo)。

C+O2→CO2↑

③熔(rong)(rong)(rong)(rong)化(hua)(hua)過(guo)程(cheng)(cheng)。熔(rong)(rong)(rong)(rong)化(hua)(hua)過(guo)程(cheng)(cheng)即氧(yang)(yang)化(hua)(hua)鎂中鎂離子和(he)氧(yang)(yang)離子在(zai)(zai)強(qiang)電(dian)弧產生的熱(re)能(neng)作用(yong)下，克服單晶體中的晶格(ge)能(neng)的束縛，變成(cheng)(cheng)能(neng)自(zi)由(you)運動的過(guo)程(cheng)(cheng)。也就是說，氧(yang)(yang)化(hua)(hua)鎂加熱(re)到一定溫度(熔(rong)(rong)(rong)(rong)點)就會(hui)由(you)固體變成(cheng)(cheng)液體，叫熔(rong)(rong)(rong)(rong)化(hua)(hua)。在(zai)(zai)這一過(guo)程(cheng)(cheng)中需消耗(hao)大量的電(dian)能(neng)。據(ju)電(dian)熔(rong)(rong)(rong)(rong)凝(ning)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)鎂生產者對用(yong)水鎂石作原料生產電(dian)熔(rong)(rong)(rong)(rong)凝(ning)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)鎂的熱(re)平衡的衡算，熱(re)消耗(hao)的比例如下：氧(yang)(yang)化(hua)(hua)鎂晶體生成(cheng)(cheng)熱(re)消耗(hao)值(zhi)34.9%，渣皮消耗(hao)熱(re)值(zhi)15.3%，散砂生成(cheng)(cheng)熱(re)耗(hao)值(zhi)3.0%，冷卻水耗(hao)熱(re)值(zhi)8.4%，冷卻爐(lu)殼的水耗(hao)熱(re)值(zhi)7.9%，爐(lu)子表面散熱(re)值(zhi)6.4%，煙氣(qi)帶(dai)走熱(re)值(zhi)28.8%。電(dian)能(neng)損失值(zhi)3.2%，從(cong)這些統計(ji)數據(ju)可以看(kan)出，在(zai)(zai)電(dian)熔(rong)(rong)(rong)(rong)