電弧熔爐生產電熔氧(yang)化鎂的工藝流程主要包(bao)括(kuo)：原料(liao)配(pei)料(liao)、電弧熔融、破(po)碎、選別(bie)(bie)、粉碎、篩(shai)別(bie)(bie)、磁(ci)選、分類包(bao)裝等。

(1)原料

我國有(you)豐富的優(you)質菱(ling)鎂礦石(shi)，氧化鎂含量(liang)高，又易于(yu)開采，因此，被(bei)廣泛用(yong)作(zuo)電(dian)熔氧化鎂的原料。采用(yong)菱(ling)鎂石(shi)作(zuo)原料，碳酸鎂分解產生CO2氣(qi)體，由于(yu)有(you)大量(liang)氣(qi)體從爐內排出影響著(zhu)電(dian)熔過程的進行：

MgCO3→MgO+CO2↑

對(dui)電(dian)熔氧化(hua)(hua)鎂的結晶帶的形成(cheng)均有不利影響，由于大量塵(chen)料(liao)飛損，使物料(liao)損耗和能(neng)量消耗增高，也惡化(hua)(hua)了車間生(sheng)產環境(jing)。但由于優質菱(ling)鎂礦石容易獲得(de)(de)，價格(ge)很低廉，所以，仍是我(wo)國電(dian)熔氧化(hua)(hua)鎂用得(de)(de)最多最廣泛的原料(liao)。

(2)配料

①菱(ling)鎂(mei)(mei)礦(kuang)。菱(ling)鎂(mei)(mei)礦(kuang)石(shi)中(zhong)氧化(hua)鎂(mei)(mei)的含量(liang)高低和化(hua)學成分直(zhi)接影響到(dao)(dao)電熔凝(ning)(ning)氧化(hua)鎂(mei)(mei)的質量(liang)，同時在電熔過(guo)程中(zhong)也直(zhi)接影響到(dao)(dao)電熔凝(ning)(ning)氧化(hua)鎂(mei)(mei)得到(dao)(dao)的品(pin)級(ji)比例(li)，因此，為(wei)了(le)保證電熔凝(ning)(ning)氧化(hua)鎂(mei)(mei)的質量(liang)和品(pin)級(ji)比例(li)，必須對各種礦(kuang)石(shi)進(jin)行適當的配比后進(jin)行熔煉。

②水鎂石。我國的遼寧省水鎂石的礦(kuang)源非常豐(feng)富，水鎂石中氧(yang)化(hua)鎂含量高于(yu)菱鎂礦(kuang)石。它(ta)也是一(yi)種制造電熔(rong)凝氧(yang)化(hua)鎂的原料，部分(fen)地區(qu)水鎂石的化(hua)學成分(fen)見表2。

表(biao)2水鎂石的(de)化(hua)學成分(fen)/%

③輕燒氧(yang)(yang)(yang)化(hua)鎂。以輕燒氧(yang)(yang)(yang)化(hua)鎂作為電(dian)熔氧(yang)(yang)(yang)化(hua)鎂原(yuan)料(liao)，可(ke)以使生產環境得到改善，可(ke)以降低運輸費用。由(you)于電(dian)熔時排出氣體少，成分也較均勻，對(dui)提高電(dian)熔氧(yang)(yang)(yang)化(hua)鎂質(zhi)量有(you)利。

我國有一(yi)些電(dian)(dian)熔(rong)(rong)凝氧(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)鎂(mei)(mei)(mei)以(yi)輕燒氧(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)鎂(mei)(mei)(mei)制成(cheng)(cheng)球料(liao)(liao)入爐(lu)電(dian)(dian)熔(rong)(rong)。輕燒氧(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)鎂(mei)(mei)(mei)的氧(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)鎂(mei)(mei)(mei)含量達到98%，以(yi)此料(liao)(liao)能(neng)生(sheng)產出(chu)白色大結晶(jing)電(dian)(dian)熔(rong)(rong)氧(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)鎂(mei)(mei)(mei)。但(dan)由于成(cheng)(cheng)球費用高，影響生(sheng)產成(cheng)(cheng)本(ben)。目前，有的廠家采(cai)用反射爐(lu)輕燒氧(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)鎂(mei)(mei)(mei)，以(yi)一(yi)定的粒度加入熔(rong)(rong)爐(lu)電(dian)(dian)熔(rong)(rong)，電(dian)(dian)熔(rong)(rong)氧(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)鎂(mei)(mei)(mei)的質量比(bi)用菱鎂(mei)(mei)(mei)礦石(shi)好，成(cheng)(cheng)本(ben)又(you)比(bi)用球料(liao)(liao)作原(yuan)料(liao)(liao)時便宜，因而得到了一(yi)定的推廣。

④燒(shao)結鎂(mei)砂。為(wei)(wei)了某(mou)些電(dian)(dian)熔(rong)(rong)凝氧化(hua)(hua)(hua)鎂(mei)的(de)特(te)殊要求，有(you)時必須在電(dian)(dian)熔(rong)(rong)過程中采用燒(shao)結鎂(mei)砂作(zuo)為(wei)(wei)電(dian)(dian)熔(rong)(rong)原料，如采用海水鎂(mei)砂作(zuo)為(wei)(wei)電(dian)(dian)熔(rong)(rong)原料，一(yi)般首(shou)先(xian)利(li)用處(chu)理海水和石(shi)灰乳作(zuo)用生(sheng)產(chan)氫氧化(hua)(hua)(hua)鎂(mei)，將氫氧化(hua)(hua)(hua)鎂(mei)煅燒(shao)成(cheng)輕燒(shao)氧化(hua)(hua)(hua)鎂(mei)。用其(qi)他方法也可(ke)以(yi)制得輕燒(shao)氧化(hua)(hua)(hua)鎂(mei)(詳見(jian)工業(ye)氧化(hua)(hua)(hua)鎂(mei)的(de)制取方法)，采用輕燒(shao)氧化(hua)(hua)(hua)鎂(mei)作(zuo)為(wei)(wei)原料生(sheng)產(chan)電(dian)(dian)熔(rong)(rong)凝氧化(hua)(hua)(hua)鎂(mei)。奧絲脫(AusT)和拉(la)特(te)爾(Ruttere)等研究認為(wei)(wei)，極少(shao)量(liang)(liang)的(de)雜(za)質氣體(ti)(相(xiang)(xiang)(xiang))也屬(shu)于(yu)晶(jing)體(ti)的(de)雜(za)質，可(ke)明顯影響(xiang)晶(jing)粒(li)的(de)長(chang)大(da)。因(yin)為(wei)(wei)雜(za)質相(xiang)(xiang)(xiang)的(de)作(zuo)用在于(yu)增加晶(jing)界(jie)(jie)運動(dong)所需(xu)的(de)能(neng)量(liang)(liang)。當晶(jing)界(jie)(jie)與(yu)(yu)第(di)二(er)(er)相(xiang)(xiang)(xiang)相(xiang)(xiang)(xiang)遇時，晶(jing)體(ti)能(neng)量(liang)(liang)降低，其(qi)降低量(liang)(liang)與(yu)(yu)第(di)二(er)(er)相(xiang)(xiang)(xiang)橫截面積(ji)成(cheng)正比，所以(yi)必須提高晶(jing)界(jie)(jie)能(neng)，晶(jing)界(jie)(jie)才能(neng)離開第(di)二(er)(er)相(xiang)(xiang)(xiang)繼續運動(dong)。并(bing)且當晶(jing)界(jie)(jie)與(yu)(yu)第(di)二(er)(er)相(xiang)(xiang)(xiang)相(xiang)(xiang)(xiang)遇時，與(yu)(yu)第(di)二(er)(er)相(xiang)(xiang)(xiang)橫截面積(ji)相(xiang)(xiang)(xiang)等的(de)晶(jing)界(jie)(jie)必須變形，第(di)二(er)(er)相(xiang)(xiang)(xiang)數(shu)量(liang)(liang)愈多，晶(jing)粒(li)長(chang)大(da)的(de)極限(xian)尺寸愈小。

另一方面為了降低(di)電熔凝氧(yang)化鎂的(de)(de)顯(xian)氣孔率，也應(ying)盡量減少原料氧(yang)化鎂的(de)(de)氣體排出，因此(ci)，采(cai)用燒結鎂砂電熔有其顯(xian)著(zhu)優點。

⑤電熔氧化(hua)鎂單晶的化(hua)學原料質(zhi)量要求：

(3)電弧熔融

這(zhe)些特性是(shi)同原(yuan)子(zi)和分(fen)子(zi)的(de)量子(zi)力學本性如離(li)子(zi)半徑(jing)的(de)尺寸，離(li)子(zi)的(de)電位(wei)數值，離(li)子(zi)的(de)電子(zi)外層結構(gou)等相關聯(lian)。而氧化鎂的(de)離(li)子(zi)尺寸、質量和電荷、陽離(li)子(zi)和陰離(li)子(zi)之間(jian)的(de)結合特性和強度、離(li)子(zi)的(de)極(ji)化作用(yong)、結晶構(gou)造等決定它是(shi)一高熔點化合物(wu)。

氧化鎂的(de)熔(rong)點(dian)和結構(gou)參(can)數(shu)(shu)：陽離子半徑(jing)0.074mm;陰離子半徑(jing)0.53mm;結構(gou)類型NaCl;配(pei)位數(shu)(shu)6;有(you)效配(pei)位數(shu)(shu)8.5;密度3.65g/cm3;熔(rong)點(dian)2800℃。

電(dian)熔(rong)凝氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)鎂(mei)(mei)(mei)制(zhi)造的最重要(yao)過(guo)(guo)程是由各種鎂(mei)(mei)(mei)質原料，通(tong)過(guo)(guo)各種形式(shi)的加(jia)熱(re)(re)方法(fa)產(chan)(chan)生高溫使鎂(mei)(mei)(mei)質材料(MgO)熔(rong)化(hua)(hua)(hua)(hua)，變成氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)鎂(mei)(mei)(mei)熔(rong)體(ti)。要(yao)使氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)鎂(mei)(mei)(mei)熔(rong)融(rong)，必須消(xiao)耗(hao)大(da)(da)量的熱(re)(re)能，以克服離子間的引力。通(tong)過(guo)(guo)強大(da)(da)電(dian)弧產(chan)(chan)生高溫而熔(rong)化(hua)(hua)(hua)(hua)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)鎂(mei)(mei)(mei)的方法(fa)叫做電(dian)弧熔(rong)融(rong)法(fa)。這個融(rong)化(hua)(hua)(hua)(hua)過(guo)(guo)程一般包括熱(re)(re)的傳導、脫(tuo)水、脫(tuo)碳、熔(rong)化(hua)(hua)(hua)(hua)、析晶、晶體(ti)長(chang)大(da)(da)等(deng)一系列(lie)物理化(hua)(hua)(hua)(hua)學變化(hua)(hua)(hua)(hua)的過(guo)(guo)程。

①脫(tuo)(tuo)水(shui)(shui)過程(cheng)。用(yong)水(shui)(shui)鎂(mei)石(shi)作原料有(you)一脫(tuo)(tuo)水(shui)(shui)過程(cheng)。水(shui)(shui)鎂(mei)石(shi)的主要成(cheng)分是氫(qing)氧(yang)化鎂(mei)Mg(OH)2。其脫(tuo)(tuo)水(shui)(shui)過程(cheng)是：

Mg(OH)2→MgO+H2O

②脫碳(tan)過(guo)程。用(yong)菱鎂(mei)礦(kuang)作為原(yuan)料(liao)時有一(yi)個(ge)脫碳(tan)過(guo)程，脫碳(tan)過(guo)程包(bao)括兩(liang)個(ge)方(fang)面。一(yi)方(fang)面是菱鎂(mei)礦(kuang)石(shi)的熱分解，菱鎂(mei)礦(kuang)石(shi)的主要(yao)成分是碳(tan)酸鎂(mei)(MgCO3):

MgCO3→MgO+CO2

另一方面，由于(yu)在電(dian)熔過(guo)程中(zhong)往(wang)往(wang)在原料氧化鎂中(zhong)加入石(shi)(shi)墨(mo)粉末添加物(助(zhu)劑)，在電(dian)熔爐起動過(guo)程中(zhong)需在三電(dian)極(ji)(石(shi)(shi)墨(mo)電(dian)極(ji))的下端用石(shi)(shi)墨(mo)粉末鋪成三角形(xing)或星形(xing)導線路，在通電(dian)過(guo)程中(zhong)受熱燒損(sun)或完全燃(ran)燒除去石(shi)(shi)墨(mo)。

C+O2→CO2↑

③熔(rong)(rong)化(hua)過(guo)(guo)(guo)程。熔(rong)(rong)化(hua)過(guo)(guo)(guo)程即氧(yang)化(hua)鎂(mei)(mei)中鎂(mei)(mei)離子和氧(yang)離子在強電弧產生(sheng)(sheng)(sheng)的(de)熱(re)(re)能(neng)作(zuo)用(yong)下，克服單晶體(ti)中的(de)晶格能(neng)的(de)束縛，變成(cheng)能(neng)自(zi)由(you)運(yun)動(dong)的(de)過(guo)(guo)(guo)程。也就是說，氧(yang)化(hua)鎂(mei)(mei)加熱(re)(re)到一定溫度(du)(熔(rong)(rong)點)就會(hui)由(you)固體(ti)變成(cheng)液體(ti)，叫熔(rong)(rong)化(hua)。在這一過(guo)(guo)(guo)程中需消耗大量(liang)的(de)電能(neng)。據(ju)電熔(rong)(rong)凝氧(yang)化(hua)鎂(mei)(mei)生(sheng)(sheng)(sheng)產者(zhe)對用(yong)水鎂(mei)(mei)石作(zuo)原料生(sheng)(sheng)(sheng)產電熔(rong)(rong)凝氧(yang)化(hua)鎂(mei)(mei)的(de)熱(re)(re)平衡(heng)的(de)衡(heng)算，熱(re)(re)消耗的(de)比例如下：氧(yang)化(hua)鎂(mei)(mei)晶體(ti)生(sheng)(sheng)(sheng)成(cheng)熱(re)(re)消耗值(zhi)(zhi)34.9%，渣皮(pi)消耗熱(re)(re)值(zhi)(zhi)15.3%，散砂生(sheng)(sheng)(sheng)成(cheng)熱(re)(re)耗值(zhi)(zhi)3.0%，冷卻(que)水耗熱(re)(re)值(zhi)(zhi)8.4%，冷卻(que)爐(lu)殼的(de)水耗熱(re)(re)值(zhi)(zhi)7.9%，爐(lu)子表面散熱(re)(re)值(zhi)(zhi)6.4%，煙(yan)氣帶走熱(re)(re)值(zhi)(zhi)28.8%。電能(neng)損失值(zhi)(zhi)3.2%，從這些(xie)統計數(shu)據(ju)可以看出，在電熔(rong)(rong)