電弧(hu)熔爐生產電熔氧化鎂的工(gong)藝流程主要包括(kuo)：原料配料、電弧(hu)熔融(rong)、破(po)碎(sui)、選別(bie)、粉(fen)碎(sui)、篩別(bie)、磁選、分類包裝等(deng)。

(1)原料

我國(guo)有豐富(fu)的優質菱鎂礦石(shi)，氧(yang)化鎂含量高，又易于(yu)開(kai)采(cai)，因此，被廣泛用(yong)作電熔氧(yang)化鎂的原料(liao)。采(cai)用(yong)菱鎂石(shi)作原料(liao)，碳酸鎂分解產生CO2氣(qi)體(ti)(ti)，由于(yu)有大量氣(qi)體(ti)(ti)從爐內排(pai)出(chu)影響(xiang)著電熔過程的進行：

MgCO3→MgO+CO2↑

對電熔氧化鎂(mei)(mei)(mei)的(de)(de)結(jie)晶帶的(de)(de)形(xing)成均有不利影響(xiang)，由(you)于(yu)大量塵料飛損，使物料損耗(hao)和能(neng)量消耗(hao)增高，也惡化了(le)車間生產環境。但由(you)于(yu)優質菱鎂(mei)(mei)(mei)礦石容(rong)易獲得，價格很低廉，所以(yi)，仍是(shi)我(wo)國電熔氧化鎂(mei)(mei)(mei)用得最多最廣(guang)泛的(de)(de)原料。

(2)配料

①菱鎂(mei)礦。菱鎂(mei)礦石(shi)中氧(yang)化(hua)(hua)鎂(mei)的(de)含量高低和化(hua)(hua)學成分直(zhi)(zhi)接影(ying)響到電熔凝氧(yang)化(hua)(hua)鎂(mei)的(de)質(zhi)量，同時(shi)在電熔過程中也直(zhi)(zhi)接影(ying)響到電熔凝氧(yang)化(hua)(hua)鎂(mei)得到的(de)品(pin)級比(bi)(bi)例(li)，因此，為(wei)了保證(zheng)電熔凝氧(yang)化(hua)(hua)鎂(mei)的(de)質(zhi)量和品(pin)級比(bi)(bi)例(li)，必須對各種礦石(shi)進(jin)(jin)行適當的(de)配比(bi)(bi)后(hou)進(jin)(jin)行熔煉。

②水(shui)(shui)鎂(mei)石(shi)。我國的遼寧省(sheng)水(shui)(shui)鎂(mei)石(shi)的礦源(yuan)非(fei)常豐富，水(shui)(shui)鎂(mei)石(shi)中氧化鎂(mei)含(han)量高于(yu)菱(ling)鎂(mei)礦石(shi)。它也是一(yi)種制造電(dian)熔凝(ning)氧化鎂(mei)的原料，部分地區水(shui)(shui)鎂(mei)石(shi)的化學(xue)成分見表2。

表2水鎂石的(de)化學成分/%

③輕(qing)燒氧化(hua)(hua)鎂(mei)。以輕(qing)燒氧化(hua)(hua)鎂(mei)作為(wei)電熔氧化(hua)(hua)鎂(mei)原(yuan)料，可以使生(sheng)產環(huan)境得(de)到改善，可以降低運輸(shu)費用。由于電熔時排出氣體少，成分(fen)也較均勻(yun)，對(dui)提高電熔氧化(hua)(hua)鎂(mei)質量有利(li)。

我國有一(yi)(yi)些電(dian)熔凝氧(yang)(yang)(yang)化鎂(mei)(mei)(mei)(mei)以輕燒(shao)氧(yang)(yang)(yang)化鎂(mei)(mei)(mei)(mei)制成球料(liao)入(ru)爐(lu)電(dian)熔。輕燒(shao)氧(yang)(yang)(yang)化鎂(mei)(mei)(mei)(mei)的(de)(de)氧(yang)(yang)(yang)化鎂(mei)(mei)(mei)(mei)含量達到98%，以此料(liao)能生產出白(bai)色大結晶電(dian)熔氧(yang)(yang)(yang)化鎂(mei)(mei)(mei)(mei)。但由(you)于成球費用高，影響生產成本。目前，有的(de)(de)廠家采用反(fan)射爐(lu)輕燒(shao)氧(yang)(yang)(yang)化鎂(mei)(mei)(mei)(mei)，以一(yi)(yi)定(ding)的(de)(de)粒度加入(ru)熔爐(lu)電(dian)熔，電(dian)熔氧(yang)(yang)(yang)化鎂(mei)(mei)(mei)(mei)的(de)(de)質量比用菱鎂(mei)(mei)(mei)(mei)礦石好(hao)，成本又比用球料(liao)作原料(liao)時便宜，因而得(de)到了一(yi)(yi)定(ding)的(de)(de)推廣。

④燒(shao)結鎂(mei)(mei)砂。為(wei)了某些(xie)電熔凝氧(yang)(yang)化(hua)鎂(mei)(mei)的(de)特(te)(te)殊要(yao)求，有時(shi)(shi)必須在電熔過程中采用燒(shao)結鎂(mei)(mei)砂作(zuo)為(wei)電熔原料(liao)，如采用海水(shui)鎂(mei)(mei)砂作(zuo)為(wei)電熔原料(liao)，一般首先利(li)用處理海水(shui)和石灰乳作(zuo)用生產氫氧(yang)(yang)化(hua)鎂(mei)(mei)，將氫氧(yang)(yang)化(hua)鎂(mei)(mei)煅燒(shao)成(cheng)輕(qing)燒(shao)氧(yang)(yang)化(hua)鎂(mei)(mei)。用其(qi)他(ta)方法(fa)也可以制得(de)輕(qing)燒(shao)氧(yang)(yang)化(hua)鎂(mei)(mei)(詳見(jian)工業氧(yang)(yang)化(hua)鎂(mei)(mei)的(de)制取方法(fa))，采用輕(qing)燒(shao)氧(yang)(yang)化(hua)鎂(mei)(mei)作(zuo)為(wei)原料(liao)生產電熔凝氧(yang)(yang)化(hua)鎂(mei)(mei)。奧(ao)絲脫(AusT)和拉(la)特(te)(te)爾(er)(Ruttere)等研究認為(wei)，極少量(liang)的(de)雜(za)質(zhi)氣體(ti)(相(xiang)(xiang))也屬于(yu)晶體(ti)的(de)雜(za)質(zhi)，可明顯影響晶粒(li)的(de)長(chang)大(da)。因為(wei)雜(za)質(zhi)相(xiang)(xiang)的(de)作(zuo)用在于(yu)增加晶界(jie)(jie)運動所(suo)需的(de)能(neng)量(liang)。當晶界(jie)(jie)與第(di)(di)(di)二(er)(er)(er)相(xiang)(xiang)相(xiang)(xiang)遇(yu)時(shi)(shi)，晶體(ti)能(neng)量(liang)降低，其(qi)降低量(liang)與第(di)(di)(di)二(er)(er)(er)相(xiang)(xiang)橫(heng)截面(mian)(mian)積(ji)成(cheng)正(zheng)比，所(suo)以必須提高晶界(jie)(jie)能(neng)，晶界(jie)(jie)才能(neng)離開第(di)(di)(di)二(er)(er)(er)相(xiang)(xiang)繼續運動。并且當晶界(jie)(jie)與第(di)(di)(di)二(er)(er)(er)相(xiang)(xiang)相(xiang)(xiang)遇(yu)時(shi)(shi)，與第(di)(di)(di)二(er)(er)(er)相(xiang)(xiang)橫(heng)截面(mian)(mian)積(ji)相(xiang)(xiang)等的(de)晶界(jie)(jie)必須變形(xing)，第(di)(di)(di)二(er)(er)(er)相(xiang)(xiang)數(shu)量(liang)愈(yu)多，晶粒(li)長(chang)大(da)的(de)極限(xian)尺寸愈(yu)小。

另一方面為了降低電(dian)熔凝氧化(hua)鎂的(de)顯(xian)氣孔(kong)率，也應盡量(liang)減(jian)少原料氧化(hua)鎂的(de)氣體排出，因此，采用燒結(jie)鎂砂電(dian)熔有其顯(xian)著優點。

⑤電熔氧化(hua)(hua)鎂單晶的化(hua)(hua)學原料質量要求：

(3)電弧熔融

這些特(te)性(xing)是同原子(zi)(zi)(zi)和分子(zi)(zi)(zi)的量(liang)子(zi)(zi)(zi)力學本性(xing)如離子(zi)(zi)(zi)半徑的尺寸(cun)(cun)，離子(zi)(zi)(zi)的電位數值，離子(zi)(zi)(zi)的電子(zi)(zi)(zi)外層結(jie)(jie)構等相關聯(lian)。而氧化鎂的離子(zi)(zi)(zi)尺寸(cun)(cun)、質量(liang)和電荷、陽離子(zi)(zi)(zi)和陰離子(zi)(zi)(zi)之(zhi)間(jian)的結(jie)(jie)合特(te)性(xing)和強度、離子(zi)(zi)(zi)的極(ji)化作用、結(jie)(jie)晶構造等決定它是一高(gao)熔(rong)點(dian)化合物(wu)。

氧化鎂(mei)的(de)熔(rong)點和結構(gou)參數(shu)：陽離(li)子半徑0.074mm;陰離(li)子半徑0.53mm;結構(gou)類型(xing)NaCl;配位(wei)數(shu)6;有(you)效(xiao)配位(wei)數(shu)8.5;密度3.65g/cm3;熔(rong)點2800℃。

電(dian)熔(rong)(rong)凝(ning)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)鎂(mei)制造的(de)最重要(yao)過(guo)程是(shi)由各(ge)種鎂(mei)質(zhi)原料(liao)，通過(guo)各(ge)種形式的(de)加熱方法(fa)產生(sheng)高溫使鎂(mei)質(zhi)材料(liao)(MgO)熔(rong)(rong)化(hua)(hua)，變成氧(yang)(yang)化(hua)(hua)鎂(mei)熔(rong)(rong)體(ti)。要(yao)使氧(yang)(yang)化(hua)(hua)鎂(mei)熔(rong)(rong)融，必須(xu)消耗大(da)量(liang)的(de)熱能(neng)，以克服離(li)子間(jian)的(de)引力。通過(guo)強大(da)電(dian)弧產生(sheng)高溫而(er)熔(rong)(rong)化(hua)(hua)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)鎂(mei)的(de)方法(fa)叫做電(dian)弧熔(rong)(rong)融法(fa)。這個融化(hua)(hua)過(guo)程一(yi)般(ban)包括熱的(de)傳導、脫水、脫碳(tan)、熔(rong)(rong)化(hua)(hua)、析(xi)晶(jing)、晶(jing)體(ti)長大(da)等一(yi)系列物理化(hua)(hua)學(xue)變化(hua)(hua)的(de)過(guo)程。

①脫(tuo)水過程(cheng)(cheng)。用水鎂(mei)石作原(yuan)料有一脫(tuo)水過程(cheng)(cheng)。水鎂(mei)石的主(zhu)要(yao)成分(fen)是(shi)氫(qing)氧化鎂(mei)Mg(OH)2。其(qi)脫(tuo)水過程(cheng)(cheng)是(shi)：

Mg(OH)2→MgO+H2O

②脫碳過(guo)(guo)(guo)程。用菱鎂(mei)礦作為原(yuan)料時有一個脫碳過(guo)(guo)(guo)程，脫碳過(guo)(guo)(guo)程包括兩個方面。一方面是菱鎂(mei)礦石(shi)的(de)熱分解，菱鎂(mei)礦石(shi)的(de)主要成(cheng)分是碳酸鎂(mei)(MgCO3):

MgCO3→MgO+CO2

另(ling)一方面，由于在(zai)(zai)(zai)電(dian)(dian)熔過(guo)程(cheng)中(zhong)(zhong)往(wang)往(wang)在(zai)(zai)(zai)原料氧化鎂中(zhong)(zhong)加入石(shi)(shi)墨(mo)粉(fen)末(mo)添加物(助劑(ji))，在(zai)(zai)(zai)電(dian)(dian)熔爐(lu)起(qi)動過(guo)程(cheng)中(zhong)(zhong)需在(zai)(zai)(zai)三電(dian)(dian)極(石(shi)(shi)墨(mo)電(dian)(dian)極)的(de)下端用石(shi)(shi)墨(mo)粉(fen)末(mo)鋪(pu)成三角形或星形導(dao)線(xian)路，在(zai)(zai)(zai)通電(dian)(dian)過(guo)程(cheng)中(zhong)(zhong)受熱(re)燒(shao)(shao)損或完全燃燒(shao)(shao)除去石(shi)(shi)墨(mo)。

C+O2→CO2↑

③熔化過程(cheng)。熔化過程(cheng)即氧(yang)化鎂(mei)(mei)中鎂(mei)(mei)離子和(he)氧(yang)離子在(zai)(zai)強電弧產生(sheng)的熱(re)(re)(re)(re)(re)能作(zuo)用下，克(ke)服單晶(jing)體(ti)(ti)中的晶(jing)格能的束縛(fu)，變成能自(zi)由運動的過程(cheng)。也就是說，氧(yang)化鎂(mei)(mei)加熱(re)(re)(re)(re)(re)到一(yi)定溫度(熔點)就會(hui)由固體(ti)(ti)變成液體(ti)(ti)，叫熔化。在(zai)(zai)這(zhe)一(yi)過程(cheng)中需消耗(hao)(hao)大量的電能。據電熔凝(ning)氧(yang)化鎂(mei)(mei)生(sheng)產者對(dui)用水鎂(mei)(mei)石作(zuo)原料生(sheng)產電熔凝(ning)氧(yang)化鎂(mei)(mei)的熱(re)(re)(re)(re)(re)平衡的衡算(suan)，熱(re)(re)(re)(re)(re)消耗(hao)(hao)的比例如下：氧(yang)化鎂(mei)(mei)晶(jing)體(ti)(ti)生(sheng)成熱(re)(re)(re)(re)(re)消耗(hao)(hao)值34.9%，渣(zha)皮消耗(hao)(hao)熱(re)(re)(re)(re)(re)值15.3%，散(san)砂生(sheng)成熱(re)(re)(re)(re)(re)耗(hao)(hao)值3.0%，冷(leng)卻水耗(hao)(hao)熱(re)(re)(re)(re)(re)值8.4%，冷(leng)卻爐殼(ke)的水耗(hao)(hao)熱(re)(re)(re)(re)(re)值7.9%，爐子表(biao)面散(san)熱(re)(re)(re)(re)(re)值6.4%，煙氣帶走熱(re)(re)(re)(re)(re)值28.8%。電能損失(shi)值3.2%，從這(zhe)些統計數據可以看出，在(zai)(zai)電熔