電(dian)弧熔爐生產(chan)電(dian)熔氧化(hua)鎂(mei)的工(gong)藝流程主要包括(kuo)：原料配料、電(dian)弧熔融、破碎(sui)、選(xuan)(xuan)別、粉碎(sui)、篩別、磁選(xuan)(xuan)、分類包裝等。

(1)原料

我國(guo)有(you)豐富的(de)(de)優質(zhi)菱鎂(mei)礦石，氧化鎂(mei)含量高，又易于開采，因此，被廣泛用作(zuo)電熔氧化鎂(mei)的(de)(de)原料(liao)。采用菱鎂(mei)石作(zuo)原料(liao)，碳酸鎂(mei)分解產生CO2氣體(ti)，由于有(you)大量氣體(ti)從爐內排出影響(xiang)著電熔過程的(de)(de)進行：

MgCO3→MgO+CO2↑

對電熔氧(yang)化(hua)(hua)鎂的(de)(de)結晶帶的(de)(de)形成均(jun)有不利影響，由于(yu)(yu)大量塵(chen)料(liao)飛損，使(shi)物料(liao)損耗和能量消耗增高(gao)，也惡化(hua)(hua)了車間生(sheng)產環境。但由于(yu)(yu)優質菱鎂礦(kuang)石容易獲得(de)，價格很低廉，所以，仍是我(wo)國電熔氧(yang)化(hua)(hua)鎂用得(de)最多最廣(guang)泛的(de)(de)原料(liao)。

(2)配料

①菱鎂礦(kuang)。菱鎂礦(kuang)石(shi)中氧化(hua)鎂的含量高低和(he)化(hua)學成分(fen)直接影響(xiang)到電熔凝(ning)(ning)氧化(hua)鎂的質量，同時在電熔過程(cheng)中也直接影響(xiang)到電熔凝(ning)(ning)氧化(hua)鎂得(de)到的品(pin)級(ji)(ji)比(bi)例，因(yin)此，為了保證電熔凝(ning)(ning)氧化(hua)鎂的質量和(he)品(pin)級(ji)(ji)比(bi)例，必須對各種礦(kuang)石(shi)進行適(shi)當(dang)的配(pei)比(bi)后(hou)進行熔煉。

②水鎂石(shi)。我國的(de)遼寧省(sheng)水鎂石(shi)的(de)礦(kuang)源非常豐富，水鎂石(shi)中氧化(hua)(hua)鎂含量高于菱(ling)鎂礦(kuang)石(shi)。它也是一種制造電熔凝(ning)氧化(hua)(hua)鎂的(de)原料，部分地區水鎂石(shi)的(de)化(hua)(hua)學成分見表(biao)2。

表2水鎂石的化學成分/%

③輕燒氧化鎂(mei)(mei)。以(yi)輕燒氧化鎂(mei)(mei)作(zuo)為電熔(rong)(rong)氧化鎂(mei)(mei)原(yuan)料，可以(yi)使(shi)生產(chan)環境得(de)到改善，可以(yi)降低(di)運(yun)輸(shu)費用。由于電熔(rong)(rong)時排出(chu)氣體少，成分(fen)也較均勻，對提高電熔(rong)(rong)氧化鎂(mei)(mei)質(zhi)量有利(li)。

我國有(you)一些電(dian)(dian)熔凝氧(yang)化(hua)(hua)(hua)鎂(mei)(mei)以(yi)輕(qing)燒氧(yang)化(hua)(hua)(hua)鎂(mei)(mei)制成(cheng)球(qiu)料入(ru)爐電(dian)(dian)熔。輕(qing)燒氧(yang)化(hua)(hua)(hua)鎂(mei)(mei)的(de)氧(yang)化(hua)(hua)(hua)鎂(mei)(mei)含量(liang)達(da)到98%，以(yi)此料能生產出(chu)白色大結晶(jing)電(dian)(dian)熔氧(yang)化(hua)(hua)(hua)鎂(mei)(mei)。但由于成(cheng)球(qiu)費用(yong)高(gao)，影響生產成(cheng)本。目前(qian)，有(you)的(de)廠家采用(yong)反射爐輕(qing)燒氧(yang)化(hua)(hua)(hua)鎂(mei)(mei)，以(yi)一定的(de)粒度(du)加(jia)入(ru)熔爐電(dian)(dian)熔，電(dian)(dian)熔氧(yang)化(hua)(hua)(hua)鎂(mei)(mei)的(de)質(zhi)量(liang)比(bi)用(yong)菱鎂(mei)(mei)礦石好，成(cheng)本又比(bi)用(yong)球(qiu)料作原料時便(bian)宜，因(yin)而(er)得到了一定的(de)推廣(guang)。

④燒(shao)結鎂(mei)砂(sha)。為(wei)了某(mou)些(xie)電(dian)(dian)熔(rong)凝氧(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)鎂(mei)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)特殊(shu)要求(qiu)，有(you)時(shi)必須(xu)在電(dian)(dian)熔(rong)過程中采(cai)(cai)用(yong)(yong)(yong)燒(shao)結鎂(mei)砂(sha)作為(wei)電(dian)(dian)熔(rong)原料(liao)，如采(cai)(cai)用(yong)(yong)(yong)海水鎂(mei)砂(sha)作為(wei)電(dian)(dian)熔(rong)原料(liao)，一般首先利用(yong)(yong)(yong)處理海水和石灰乳作用(yong)(yong)(yong)生(sheng)產氫氧(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)鎂(mei)，將氫氧(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)鎂(mei)煅燒(shao)成輕燒(shao)氧(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)鎂(mei)。用(yong)(yong)(yong)其他方法也可以制得輕燒(shao)氧(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)鎂(mei)(詳見工業(ye)氧(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)鎂(mei)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)制取方法)，采(cai)(cai)用(yong)(yong)(yong)輕燒(shao)氧(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)鎂(mei)作為(wei)原料(liao)生(sheng)產電(dian)(dian)熔(rong)凝氧(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)鎂(mei)。奧絲脫(AusT)和拉特爾(Ruttere)等研究認為(wei)，極少(shao)量的(de)(de)(de)(de)(de)(de)雜質氣體(相)也屬于(yu)晶(jing)(jing)(jing)體的(de)(de)(de)(de)(de)(de)雜質，可明(ming)顯(xian)影響晶(jing)(jing)(jing)粒的(de)(de)(de)(de)(de)(de)長大(da)。因(yin)為(wei)雜質相的(de)(de)(de)(de)(de)(de)作用(yong)(yong)(yong)在于(yu)增加晶(jing)(jing)(jing)界運動所需的(de)(de)(de)(de)(de)(de)能(neng)量。當(dang)晶(jing)(jing)(jing)界與(yu)第(di)二(er)相相遇時(shi)，晶(jing)(jing)(jing)體能(neng)量降(jiang)低，其降(jiang)低量與(yu)第(di)二(er)相橫截面積(ji)成正比(bi)，所以必須(xu)提(ti)高晶(jing)(jing)(jing)界能(neng)，晶(jing)(jing)(jing)界才能(neng)離開(kai)第(di)二(er)相繼續運動。并且當(dang)晶(jing)(jing)(jing)界與(yu)第(di)二(er)相相遇時(shi)，與(yu)第(di)二(er)相橫截面積(ji)相等的(de)(de)(de)(de)(de)(de)晶(jing)(jing)(jing)界必須(xu)變形，第(di)二(er)相數量愈(yu)(yu)多，晶(jing)(jing)(jing)粒長大(da)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)極限尺寸愈(yu)(yu)小。

另一方面為(wei)了降低(di)電熔(rong)凝氧化(hua)鎂(mei)的顯氣孔率，也應盡量減少原料氧化(hua)鎂(mei)的氣體排出，因此，采用燒(shao)結鎂(mei)砂電熔(rong)有其顯著優點。

⑤電(dian)熔氧化鎂單晶的化學原(yuan)料質量要(yao)求：

(3)電弧熔融

這些特性是同原子(zi)(zi)(zi)和(he)分子(zi)(zi)(zi)的(de)量子(zi)(zi)(zi)力(li)學本性如離(li)子(zi)(zi)(zi)半(ban)徑(jing)的(de)尺(chi)寸，離(li)子(zi)(zi)(zi)的(de)電位數(shu)值，離(li)子(zi)(zi)(zi)的(de)電子(zi)(zi)(zi)外層(ceng)結構(gou)等(deng)相關聯。而氧(yang)化(hua)鎂的(de)離(li)子(zi)(zi)(zi)尺(chi)寸、質量和(he)電荷、陽離(li)子(zi)(zi)(zi)和(he)陰離(li)子(zi)(zi)(zi)之(zhi)間的(de)結合特性和(he)強度、離(li)子(zi)(zi)(zi)的(de)極化(hua)作用(yong)、結晶構(gou)造等(deng)決定它(ta)是一高熔點化(hua)合物。

氧化鎂的熔(rong)點和結構(gou)參數：陽離(li)子(zi)半徑(jing)0.074mm;陰離(li)子(zi)半徑(jing)0.53mm;結構(gou)類型(xing)NaCl;配位(wei)數6;有(you)效配位(wei)數8.5;密(mi)度3.65g/cm3;熔(rong)點2800℃。

電熔(rong)凝氧化鎂(mei)(mei)制造(zao)的最重要過(guo)程是由各種鎂(mei)(mei)質原(yuan)料，通(tong)(tong)過(guo)各種形式的加熱方(fang)法產(chan)生高溫(wen)使(shi)鎂(mei)(mei)質材料(MgO)熔(rong)化，變成氧化鎂(mei)(mei)熔(rong)體(ti)。要使(shi)氧化鎂(mei)(mei)熔(rong)融(rong)，必須消耗大(da)量的熱能(neng)，以克服離子間的引力。通(tong)(tong)過(guo)強大(da)電弧產(chan)生高溫(wen)而熔(rong)化氧化鎂(mei)(mei)的方(fang)法叫做電弧熔(rong)融(rong)法。這個融(rong)化過(guo)程一般包括(kuo)熱的傳導(dao)、脫(tuo)水、脫(tuo)碳、熔(rong)化、析晶、晶體(ti)長大(da)等一系(xi)列(lie)物理化學(xue)變化的過(guo)程。

①脫水(shui)過(guo)(guo)程。用水(shui)鎂石作原料有(you)一(yi)脫水(shui)過(guo)(guo)程。水(shui)鎂石的主要成分是氫氧(yang)化鎂Mg(OH)2。其脫水(shui)過(guo)(guo)程是：

Mg(OH)2→MgO+H2O

②脫(tuo)碳(tan)過(guo)程(cheng)。用菱鎂(mei)礦作(zuo)為原(yuan)料(liao)時(shi)有(you)一(yi)個(ge)脫(tuo)碳(tan)過(guo)程(cheng)，脫(tuo)碳(tan)過(guo)程(cheng)包括兩個(ge)方(fang)面(mian)。一(yi)方(fang)面(mian)是菱鎂(mei)礦石的熱(re)分解，菱鎂(mei)礦石的主要成分是碳(tan)酸鎂(mei)(MgCO3):

MgCO3→MgO+CO2

另一方面，由于在電熔(rong)過程(cheng)(cheng)中(zhong)(zhong)往往在原料氧化鎂中(zhong)(zhong)加(jia)入石墨(mo)粉末(mo)添加(jia)物(助劑)，在電熔(rong)爐(lu)起動過程(cheng)(cheng)中(zhong)(zhong)需(xu)在三電極(ji)(石墨(mo)電極(ji))的下端(duan)用石墨(mo)粉末(mo)鋪成三角形或星形導(dao)線(xian)路，在通電過程(cheng)(cheng)中(zhong)(zhong)受(shou)熱燒損或完(wan)全燃燒除去石墨(mo)。

C+O2→CO2↑

③熔化(hua)(hua)過(guo)程。熔化(hua)(hua)過(guo)程即氧化(hua)(hua)鎂(mei)(mei)(mei)中(zhong)(zhong)鎂(mei)(mei)(mei)離(li)子(zi)和氧離(li)子(zi)在強電弧產(chan)(chan)生的熱(re)能(neng)作用下，克(ke)服單晶(jing)(jing)體中(zhong)(zhong)的晶(jing)(jing)格能(neng)的束縛，變成能(neng)自(zi)由運動的過(guo)程。也就(jiu)是(shi)說，氧化(hua)(hua)鎂(mei)(mei)(mei)加熱(re)到(dao)一定溫度(熔點)就(jiu)會由固體變成液體，叫(jiao)熔化(hua)(hua)。在這一過(guo)程中(zhong)(zhong)需消耗(hao)大量的電能(neng)。據(ju)電熔凝氧化(hua)(hua)鎂(mei)(mei)(mei)生產(chan)(chan)者對用水(shui)鎂(mei)(mei)(mei)石作原料生產(chan)(chan)電熔凝氧化(hua)(hua)鎂(mei)(mei)(mei)的熱(re)平衡(heng)的衡(heng)算，熱(re)消耗(hao)的比例(li)如下：氧化(hua)(hua)鎂(mei)(mei)(mei)晶(jing)(jing)體生成熱(re)消耗(hao)值(zhi)(zhi)34.9%，渣皮消耗(hao)熱(re)值(zhi)(zhi)15.3%，散(san)砂生成熱(re)耗(hao)值(zhi)(zhi)3.0%，冷卻水(shui)耗(hao)熱(re)值(zhi)(zhi)8.4%，冷卻爐殼的水(shui)耗(hao)熱(re)值(zhi)(zhi)7.9%，爐子(zi)表面散(san)熱(re)值(zhi)(zhi)6.4%，煙氣帶走(zou)熱(re)值(zhi)(zhi)28.8%。電能(neng)損失(shi)值(zhi)(zhi)3.2%，從這些(xie)統計數據(ju)可(ke)以(yi)看(kan)出，在電熔