電(dian)(dian)弧(hu)(hu)熔爐生產電(dian)(dian)熔氧化鎂(mei)的(de)工藝(yi)流(liu)程主要包(bao)括：原(yuan)料配料、電(dian)(dian)弧(hu)(hu)熔融、破碎、選別、粉碎、篩別、磁(ci)選、分類包(bao)裝等。

(1)原料

我國(guo)有豐富的優質(zhi)菱(ling)鎂礦石，氧(yang)化鎂含量高，又易(yi)于(yu)開采，因此，被廣泛用作(zuo)電熔氧(yang)化鎂的原料。采用菱(ling)鎂石作(zuo)原料，碳酸(suan)鎂分(fen)解產生(sheng)CO2氣體(ti)，由(you)于(yu)有大量氣體(ti)從(cong)爐內排出影響著電熔過程的進行：

MgCO3→MgO+CO2↑

對電(dian)熔氧化(hua)鎂(mei)的結晶(jing)帶的形成均有(you)不利影響，由于大量塵料飛損(sun)，使物料損(sun)耗和能量消耗增高，也惡化(hua)了車間(jian)生產(chan)環境。但由于優(you)質菱鎂(mei)礦(kuang)石容易(yi)獲(huo)得(de)，價格很低(di)廉(lian)，所(suo)以，仍是我國電(dian)熔氧化(hua)鎂(mei)用得(de)最多最廣(guang)泛的原料。

(2)配料

①菱(ling)鎂(mei)(mei)礦(kuang)。菱(ling)鎂(mei)(mei)礦(kuang)石中(zhong)氧(yang)(yang)化(hua)鎂(mei)(mei)的(de)(de)含量(liang)(liang)高(gao)低和化(hua)學成分直接(jie)影響(xiang)到(dao)電(dian)熔(rong)(rong)凝氧(yang)(yang)化(hua)鎂(mei)(mei)的(de)(de)質量(liang)(liang)，同時在電(dian)熔(rong)(rong)過程中(zhong)也直接(jie)影響(xiang)到(dao)電(dian)熔(rong)(rong)凝氧(yang)(yang)化(hua)鎂(mei)(mei)得到(dao)的(de)(de)品(pin)級(ji)比例，因(yin)此，為(wei)了保證電(dian)熔(rong)(rong)凝氧(yang)(yang)化(hua)鎂(mei)(mei)的(de)(de)質量(liang)(liang)和品(pin)級(ji)比例，必(bi)須對(dui)各(ge)種礦(kuang)石進(jin)行適當的(de)(de)配(pei)比后進(jin)行熔(rong)(rong)煉(lian)。

②水(shui)鎂(mei)石。我國(guo)的遼寧省水(shui)鎂(mei)石的礦源(yuan)非常豐富，水(shui)鎂(mei)石中氧化(hua)鎂(mei)含量高于(yu)菱鎂(mei)礦石。它(ta)也是一種制造電熔(rong)凝氧化(hua)鎂(mei)的原料(liao)，部(bu)分(fen)地區(qu)水(shui)鎂(mei)石的化(hua)學成分(fen)見表2。

表(biao)2水鎂(mei)石(shi)的化學成分/%

③輕燒氧(yang)化(hua)(hua)鎂(mei)(mei)。以輕燒氧(yang)化(hua)(hua)鎂(mei)(mei)作為電(dian)熔(rong)氧(yang)化(hua)(hua)鎂(mei)(mei)原(yuan)料，可以使生產環境得到(dao)改善(shan)，可以降低運輸費(fei)用。由于電(dian)熔(rong)時(shi)排出氣體(ti)少，成(cheng)分(fen)也較均勻，對提高電(dian)熔(rong)氧(yang)化(hua)(hua)鎂(mei)(mei)質量(liang)有利(li)。

我國有一些電(dian)(dian)熔(rong)(rong)凝(ning)氧(yang)化(hua)鎂(mei)以輕(qing)燒(shao)氧(yang)化(hua)鎂(mei)制成(cheng)球料入爐電(dian)(dian)熔(rong)(rong)。輕(qing)燒(shao)氧(yang)化(hua)鎂(mei)的氧(yang)化(hua)鎂(mei)含(han)量(liang)達(da)到98%，以此料能生產出白色大(da)結晶電(dian)(dian)熔(rong)(rong)氧(yang)化(hua)鎂(mei)。但由于成(cheng)球費用高，影響(xiang)生產成(cheng)本(ben)。目前，有的廠(chang)家(jia)采用反(fan)射爐輕(qing)燒(shao)氧(yang)化(hua)鎂(mei)，以一定的粒度加入熔(rong)(rong)爐電(dian)(dian)熔(rong)(rong)，電(dian)(dian)熔(rong)(rong)氧(yang)化(hua)鎂(mei)的質量(liang)比用菱鎂(mei)礦(kuang)石好，成(cheng)本(ben)又比用球料作(zuo)原(yuan)料時便宜，因而得到了一定的推(tui)廣。

④燒(shao)(shao)結鎂(mei)砂。為(wei)(wei)了某些電熔凝氧化(hua)(hua)鎂(mei)的(de)(de)(de)特殊要求(qiu)，有時必(bi)須(xu)(xu)在電熔過程(cheng)中采用(yong)燒(shao)(shao)結鎂(mei)砂作(zuo)(zuo)為(wei)(wei)電熔原料(liao)，如采用(yong)海水鎂(mei)砂作(zuo)(zuo)為(wei)(wei)電熔原料(liao)，一般首先利用(yong)處(chu)理海水和石灰(hui)乳(ru)作(zuo)(zuo)用(yong)生產氫氧化(hua)(hua)鎂(mei)，將氫氧化(hua)(hua)鎂(mei)煅燒(shao)(shao)成輕燒(shao)(shao)氧化(hua)(hua)鎂(mei)。用(yong)其(qi)他方(fang)法(fa)也可以(yi)制得(de)輕燒(shao)(shao)氧化(hua)(hua)鎂(mei)(詳見工業氧化(hua)(hua)鎂(mei)的(de)(de)(de)制取方(fang)法(fa))，采用(yong)輕燒(shao)(shao)氧化(hua)(hua)鎂(mei)作(zuo)(zuo)為(wei)(wei)原料(liao)生產電熔凝氧化(hua)(hua)鎂(mei)。奧絲脫(AusT)和拉特爾(Ruttere)等研究認為(wei)(wei)，極(ji)少量(liang)的(de)(de)(de)雜(za)質(zhi)氣體(相(xiang)(xiang))也屬(shu)于晶(jing)體的(de)(de)(de)雜(za)質(zhi)，可明顯影響晶(jing)粒的(de)(de)(de)長大(da)。因為(wei)(wei)雜(za)質(zhi)相(xiang)(xiang)的(de)(de)(de)作(zuo)(zuo)用(yong)在于增加晶(jing)界(jie)運動(dong)所需的(de)(de)(de)能(neng)量(liang)。當晶(jing)界(jie)與第二(er)相(xiang)(xiang)相(xiang)(xiang)遇時，晶(jing)體能(neng)量(liang)降低，其(qi)降低量(liang)與第二(er)相(xiang)(xiang)橫截面積(ji)成正比，所以(yi)必(bi)須(xu)(xu)提高晶(jing)界(jie)能(neng)，晶(jing)界(jie)才能(neng)離開第二(er)相(xiang)(xiang)繼續運動(dong)。并且當晶(jing)界(jie)與第二(er)相(xiang)(xiang)相(xiang)(xiang)遇時，與第二(er)相(xiang)(xiang)橫截面積(ji)相(xiang)(xiang)等的(de)(de)(de)晶(jing)界(jie)必(bi)須(xu)(xu)變形，第二(er)相(xiang)(xiang)數(shu)量(liang)愈多(duo)，晶(jing)粒長大(da)的(de)(de)(de)極(ji)限尺寸(cun)愈小(xiao)。

另(ling)一方面(mian)為了(le)降低電熔凝氧化鎂的(de)顯氣(qi)孔率，也應盡量減少(shao)原料氧化鎂的(de)氣(qi)體排出，因此，采用燒結鎂砂電熔有其顯著優點。

⑤電熔氧化鎂單晶(jing)的(de)化學(xue)原料(liao)質(zhi)量(liang)要求：

(3)電弧熔融

這些特性(xing)是(shi)同(tong)原子(zi)和分(fen)子(zi)的(de)量子(zi)力學(xue)本性(xing)如離(li)子(zi)半徑的(de)尺(chi)寸，離(li)子(zi)的(de)電(dian)位數(shu)值，離(li)子(zi)的(de)電(dian)子(zi)外層結(jie)構等(deng)相關聯(lian)。而氧(yang)化鎂的(de)離(li)子(zi)尺(chi)寸、質量和電(dian)荷、陽離(li)子(zi)和陰離(li)子(zi)之間的(de)結(jie)合特性(xing)和強度(du)、離(li)子(zi)的(de)極化作用、結(jie)晶構造等(deng)決定它(ta)是(shi)一高熔點(dian)化合物(wu)。

氧化鎂的熔(rong)點(dian)和結構參數(shu)：陽離子半(ban)徑(jing)0.074mm;陰離子半(ban)徑(jing)0.53mm;結構類型(xing)NaCl;配位(wei)數(shu)6;有(you)效配位(wei)數(shu)8.5;密度3.65g/cm3;熔(rong)點(dian)2800℃。

電熔凝氧化(hua)鎂(mei)制造的最重要過(guo)(guo)程是(shi)由各種鎂(mei)質原料，通過(guo)(guo)各種形(xing)式的加熱(re)方法(fa)產生(sheng)高溫使鎂(mei)質材料(MgO)熔化(hua)，變成氧化(hua)鎂(mei)熔體(ti)。要使氧化(hua)鎂(mei)熔融，必須消(xiao)耗大(da)量的熱(re)能，以(yi)克服離子間的引力。通過(guo)(guo)強大(da)電弧產生(sheng)高溫而熔化(hua)氧化(hua)鎂(mei)的方法(fa)叫做電弧熔融法(fa)。這個融化(hua)過(guo)(guo)程一般包括熱(re)的傳導、脫(tuo)水、脫(tuo)碳(tan)、熔化(hua)、析晶、晶體(ti)長大(da)等一系(xi)列物理化(hua)學變化(hua)的過(guo)(guo)程。

①脫(tuo)水過程。用水鎂(mei)石作(zuo)原料有一(yi)脫(tuo)水過程。水鎂(mei)石的主要成分是(shi)氫氧(yang)化鎂(mei)Mg(OH)2。其脫(tuo)水過程是(shi)：

Mg(OH)2→MgO+H2O

②脫碳(tan)過(guo)程。用(yong)菱(ling)(ling)鎂礦(kuang)作為原料時有一個脫碳(tan)過(guo)程，脫碳(tan)過(guo)程包(bao)括兩(liang)個方面(mian)。一方面(mian)是菱(ling)(ling)鎂礦(kuang)石的熱分解(jie)，菱(ling)(ling)鎂礦(kuang)石的主要成(cheng)分是碳(tan)酸鎂(MgCO3):

MgCO3→MgO+CO2

另一(yi)方面，由于在(zai)電(dian)熔過(guo)(guo)程中往往在(zai)原料氧(yang)化鎂中加(jia)入石墨(mo)粉末添加(jia)物(助劑)，在(zai)電(dian)熔爐起動過(guo)(guo)程中需在(zai)三電(dian)極(ji)(石墨(mo)電(dian)極(ji))的(de)下端用石墨(mo)粉末鋪成三角(jiao)形或星形導(dao)線(xian)路(lu)，在(zai)通電(dian)過(guo)(guo)程中受熱燒損或完(wan)全燃燒除去(qu)石墨(mo)。

C+O2→CO2↑

③熔(rong)(rong)(rong)化(hua)(hua)(hua)過(guo)程(cheng)(cheng)。熔(rong)(rong)(rong)化(hua)(hua)(hua)過(guo)程(cheng)(cheng)即氧(yang)化(hua)(hua)(hua)鎂(mei)(mei)中鎂(mei)(mei)離(li)子和(he)氧(yang)離(li)子在(zai)強電(dian)弧產(chan)生(sheng)的熱(re)(re)(re)能作(zuo)用下，克服(fu)單晶體(ti)中的晶格能的束縛，變成(cheng)能自由(you)運動(dong)的過(guo)程(cheng)(cheng)。也就是說，氧(yang)化(hua)(hua)(hua)鎂(mei)(mei)加熱(re)(re)(re)到一定溫度(熔(rong)(rong)(rong)點)就會由(you)固體(ti)變成(cheng)液體(ti)，叫熔(rong)(rong)(rong)化(hua)(hua)(hua)。在(zai)這一過(guo)程(cheng)(cheng)中需(xu)消耗(hao)(hao)大量的電(dian)能。據(ju)電(dian)熔(rong)(rong)(rong)凝氧(yang)化(hua)(hua)(hua)鎂(mei)(mei)生(sheng)產(chan)者對(dui)用水(shui)(shui)鎂(mei)(mei)石作(zuo)原料生(sheng)產(chan)電(dian)熔(rong)(rong)(rong)凝氧(yang)化(hua)(hua)(hua)鎂(mei)(mei)的熱(re)(re)(re)平衡的衡算，熱(re)(re)(re)消耗(hao)(hao)的比例如下：氧(yang)化(hua)(hua)(hua)鎂(mei)(mei)晶體(ti)生(sheng)成(cheng)熱(re)(re)(re)消耗(hao)(hao)值(zhi)(zhi)34.9%，渣皮消耗(hao)(hao)熱(re)(re)(re)值(zhi)(zhi)15.3%，散砂生(sheng)成(cheng)熱(re)(re)(re)耗(hao)(hao)值(zhi)(zhi)3.0%，冷卻水(shui)(shui)耗(hao)(hao)熱(re)(re)(re)值(zhi)(zhi)8.4%，冷卻爐(lu)殼的水(shui)(shui)耗(hao)(hao)熱(re)(re)(re)值(zhi)(zhi)7.9%，爐(lu)子表面(mian)散熱(re)(re)(re)值(zhi)(zhi)6.4%，煙(yan)氣(qi)帶走熱(re)(re)(re)值(zhi)(zhi)28.8%。電(dian)能損失(shi)值(zhi)(zhi)3.2%，從(cong)這些(xie)統(tong)計數據(ju)可以(yi)看出(chu)，在(zai)電(dian)熔(rong)(rong)(rong)