電(dian)弧熔爐生產電(dian)熔氧化鎂(mei)的工(gong)藝流程主要包(bao)括(kuo)：原料(liao)配料(liao)、電(dian)弧熔融(rong)、破碎、選別、粉碎、篩別、磁選、分類包(bao)裝(zhuang)等。

(1)原料

我國有豐富的(de)優質菱(ling)鎂(mei)礦石，氧(yang)化鎂(mei)含(han)量高(gao)，又易(yi)于開采(cai)，因此，被(bei)廣泛用(yong)作(zuo)電熔(rong)氧(yang)化鎂(mei)的(de)原(yuan)料(liao)。采(cai)用(yong)菱(ling)鎂(mei)石作(zuo)原(yuan)料(liao)，碳(tan)酸鎂(mei)分(fen)解產生CO2氣(qi)(qi)體，由于有大量氣(qi)(qi)體從爐內排出影響著電熔(rong)過程(cheng)的(de)進行(xing)：

MgCO3→MgO+CO2↑

對(dui)電熔氧(yang)化(hua)鎂的(de)(de)結(jie)晶(jing)帶的(de)(de)形成均(jun)有不利影(ying)響，由于(yu)大量塵料(liao)(liao)飛(fei)損(sun)，使物(wu)料(liao)(liao)損(sun)耗(hao)(hao)和能量消耗(hao)(hao)增高(gao)，也(ye)惡化(hua)了車間生產(chan)環境(jing)。但(dan)由于(yu)優質菱鎂礦石(shi)容易(yi)獲得(de)，價格很低廉，所以，仍是我國電熔氧(yang)化(hua)鎂用得(de)最多最廣(guang)泛的(de)(de)原料(liao)(liao)。

(2)配料

①菱鎂(mei)(mei)礦。菱鎂(mei)(mei)礦石中(zhong)氧(yang)化鎂(mei)(mei)的(de)含量(liang)高(gao)低和化學(xue)成(cheng)分直接(jie)影(ying)響到(dao)電(dian)熔(rong)凝(ning)氧(yang)化鎂(mei)(mei)的(de)質(zhi)量(liang)，同時在電(dian)熔(rong)過程中(zhong)也(ye)直接(jie)影(ying)響到(dao)電(dian)熔(rong)凝(ning)氧(yang)化鎂(mei)(mei)得到(dao)的(de)品級(ji)比(bi)例，因此(ci)，為了保證(zheng)電(dian)熔(rong)凝(ning)氧(yang)化鎂(mei)(mei)的(de)質(zhi)量(liang)和品級(ji)比(bi)例，必須對各(ge)種礦石進行適當的(de)配比(bi)后(hou)進行熔(rong)煉。

②水(shui)鎂(mei)石(shi)(shi)。我國的(de)遼(liao)寧省水(shui)鎂(mei)石(shi)(shi)的(de)礦源非常豐(feng)富，水(shui)鎂(mei)石(shi)(shi)中(zhong)氧(yang)化鎂(mei)含(han)量高于菱鎂(mei)礦石(shi)(shi)。它(ta)也(ye)是一種制造電熔(rong)凝氧(yang)化鎂(mei)的(de)原料，部分地區水(shui)鎂(mei)石(shi)(shi)的(de)化學成分見表2。

表2水(shui)鎂(mei)石的化學成分/%

③輕燒氧(yang)化(hua)(hua)鎂(mei)。以(yi)輕燒氧(yang)化(hua)(hua)鎂(mei)作為電(dian)熔(rong)氧(yang)化(hua)(hua)鎂(mei)原料，可以(yi)使生產環(huan)境得到(dao)改善，可以(yi)降低運輸費用。由于(yu)電(dian)熔(rong)時排出氣體少，成(cheng)分也(ye)較均勻，對提高電(dian)熔(rong)氧(yang)化(hua)(hua)鎂(mei)質量有利。

我國有(you)(you)一(yi)(yi)些電熔(rong)凝氧(yang)化(hua)鎂(mei)(mei)(mei)以(yi)(yi)輕燒氧(yang)化(hua)鎂(mei)(mei)(mei)制成(cheng)球(qiu)料(liao)入爐電熔(rong)。輕燒氧(yang)化(hua)鎂(mei)(mei)(mei)的氧(yang)化(hua)鎂(mei)(mei)(mei)含量達到98%，以(yi)(yi)此料(liao)能生產出(chu)白色(se)大結晶電熔(rong)氧(yang)化(hua)鎂(mei)(mei)(mei)。但由(you)于成(cheng)球(qiu)費用(yong)高(gao)，影響生產成(cheng)本。目前，有(you)(you)的廠(chang)家采用(yong)反(fan)射爐輕燒氧(yang)化(hua)鎂(mei)(mei)(mei)，以(yi)(yi)一(yi)(yi)定(ding)的粒(li)度加入熔(rong)爐電熔(rong)，電熔(rong)氧(yang)化(hua)鎂(mei)(mei)(mei)的質量比用(yong)菱鎂(mei)(mei)(mei)礦石好，成(cheng)本又比用(yong)球(qiu)料(liao)作原料(liao)時(shi)便宜，因而得到了一(yi)(yi)定(ding)的推廣(guang)。

④燒結鎂(mei)(mei)砂。為(wei)了某些電(dian)熔(rong)凝氧(yang)(yang)化鎂(mei)(mei)的(de)(de)(de)特殊要求，有時(shi)必(bi)須在(zai)電(dian)熔(rong)過程中采(cai)用(yong)(yong)(yong)燒結鎂(mei)(mei)砂作(zuo)(zuo)(zuo)為(wei)電(dian)熔(rong)原(yuan)(yuan)料(liao)(liao)，如采(cai)用(yong)(yong)(yong)海水鎂(mei)(mei)砂作(zuo)(zuo)(zuo)為(wei)電(dian)熔(rong)原(yuan)(yuan)料(liao)(liao)，一般首先利用(yong)(yong)(yong)處理(li)海水和石(shi)灰乳作(zuo)(zuo)(zuo)用(yong)(yong)(yong)生產(chan)(chan)氫氧(yang)(yang)化鎂(mei)(mei)，將氫氧(yang)(yang)化鎂(mei)(mei)煅燒成輕燒氧(yang)(yang)化鎂(mei)(mei)。用(yong)(yong)(yong)其他方法也(ye)可(ke)以制(zhi)得(de)輕燒氧(yang)(yang)化鎂(mei)(mei)(詳見工(gong)業氧(yang)(yang)化鎂(mei)(mei)的(de)(de)(de)制(zhi)取方法)，采(cai)用(yong)(yong)(yong)輕燒氧(yang)(yang)化鎂(mei)(mei)作(zuo)(zuo)(zuo)為(wei)原(yuan)(yuan)料(liao)(liao)生產(chan)(chan)電(dian)熔(rong)凝氧(yang)(yang)化鎂(mei)(mei)。奧絲脫(AusT)和拉特爾(er)(Ruttere)等研究(jiu)認為(wei)，極少量的(de)(de)(de)雜質(zhi)氣(qi)體(相(xiang)(xiang))也(ye)屬于晶(jing)(jing)體的(de)(de)(de)雜質(zhi)，可(ke)明(ming)顯(xian)影響晶(jing)(jing)粒的(de)(de)(de)長(chang)大(da)(da)。因為(wei)雜質(zhi)相(xiang)(xiang)的(de)(de)(de)作(zuo)(zuo)(zuo)用(yong)(yong)(yong)在(zai)于增加(jia)晶(jing)(jing)界(jie)(jie)(jie)運動所(suo)需(xu)的(de)(de)(de)能量。當晶(jing)(jing)界(jie)(jie)(jie)與第(di)二(er)相(xiang)(xiang)相(xiang)(xiang)遇(yu)時(shi)，晶(jing)(jing)體能量降低，其降低量與第(di)二(er)相(xiang)(xiang)橫截(jie)面(mian)積成正比，所(suo)以必(bi)須提高晶(jing)(jing)界(jie)(jie)(jie)能，晶(jing)(jing)界(jie)(jie)(jie)才能離(li)開第(di)二(er)相(xiang)(xiang)繼續運動。并且當晶(jing)(jing)界(jie)(jie)(jie)與第(di)二(er)相(xiang)(xiang)相(xiang)(xiang)遇(yu)時(shi)，與第(di)二(er)相(xiang)(xiang)橫截(jie)面(mian)積相(xiang)(xiang)等的(de)(de)(de)晶(jing)(jing)界(jie)(jie)(jie)必(bi)須變形，第(di)二(er)相(xiang)(xiang)數量愈多，晶(jing)(jing)粒長(chang)大(da)(da)的(de)(de)(de)極限尺寸愈小(xiao)。

另一方面為了降(jiang)低(di)電熔凝(ning)氧(yang)化(hua)鎂(mei)的顯氣(qi)孔率，也應盡(jin)量(liang)減少原料氧(yang)化(hua)鎂(mei)的氣(qi)體排(pai)出，因(yin)此(ci)，采用燒結鎂(mei)砂電熔有其(qi)顯著(zhu)優(you)點(dian)。

⑤電熔(rong)氧化鎂單晶(jing)的化學原(yuan)料質量要求：

(3)電弧熔融

這些特(te)性是同原子(zi)和(he)分子(zi)的(de)量(liang)子(zi)力學本(ben)性如離(li)子(zi)半徑的(de)尺(chi)寸，離(li)子(zi)的(de)電位數(shu)值，離(li)子(zi)的(de)電子(zi)外層結構(gou)等相關聯。而氧化鎂的(de)離(li)子(zi)尺(chi)寸、質量(liang)和(he)電荷、陽離(li)子(zi)和(he)陰離(li)子(zi)之間的(de)結合(he)特(te)性和(he)強度、離(li)子(zi)的(de)極化作用、結晶構(gou)造(zao)等決(jue)定它(ta)是一高(gao)熔點化合(he)物(wu)。

氧(yang)化鎂的熔點和結(jie)(jie)構(gou)參數(shu)：陽離子(zi)半徑(jing)0.074mm;陰離子(zi)半徑(jing)0.53mm;結(jie)(jie)構(gou)類型NaCl;配(pei)位(wei)數(shu)6;有效(xiao)配(pei)位(wei)數(shu)8.5;密度3.65g/cm3;熔點2800℃。

電(dian)熔(rong)凝氧(yang)(yang)化鎂(mei)(mei)制造的(de)最重要過程是由各(ge)種(zhong)鎂(mei)(mei)質原(yuan)料，通過各(ge)種(zhong)形(xing)式的(de)加熱方(fang)法產(chan)生(sheng)高溫使鎂(mei)(mei)質材料(MgO)熔(rong)化，變(bian)成氧(yang)(yang)化鎂(mei)(mei)熔(rong)體(ti)。要使氧(yang)(yang)化鎂(mei)(mei)熔(rong)融(rong)，必須消耗(hao)大量的(de)熱能(neng)，以克服(fu)離(li)子間的(de)引(yin)力。通過強(qiang)大電(dian)弧產(chan)生(sheng)高溫而熔(rong)化氧(yang)(yang)化鎂(mei)(mei)的(de)方(fang)法叫做電(dian)弧熔(rong)融(rong)法。這個融(rong)化過程一(yi)(yi)般(ban)包括熱的(de)傳導、脫水、脫碳(tan)、熔(rong)化、析晶、晶體(ti)長大等一(yi)(yi)系列物理化學變(bian)化的(de)過程。

①脫水(shui)過程。用水(shui)鎂(mei)石作原料有一(yi)脫水(shui)過程。水(shui)鎂(mei)石的主要成(cheng)分是氫氧(yang)化(hua)鎂(mei)Mg(OH)2。其脫水(shui)過程是：

Mg(OH)2→MgO+H2O

②脫(tuo)碳(tan)過程(cheng)。用菱(ling)鎂(mei)(mei)礦作(zuo)為原料時有一(yi)個(ge)(ge)脫(tuo)碳(tan)過程(cheng)，脫(tuo)碳(tan)過程(cheng)包括兩個(ge)(ge)方面(mian)。一(yi)方面(mian)是菱(ling)鎂(mei)(mei)礦石的熱分(fen)解，菱(ling)鎂(mei)(mei)礦石的主要成分(fen)是碳(tan)酸鎂(mei)(mei)(MgCO3):

MgCO3→MgO+CO2

另一(yi)方面，由于在(zai)電(dian)熔(rong)過程中往往在(zai)原料氧化鎂中加入石(shi)墨粉末(mo)(mo)添加物(助劑)，在(zai)電(dian)熔(rong)爐起動過程中需在(zai)三電(dian)極(ji)(石(shi)墨電(dian)極(ji))的下端(duan)用石(shi)墨粉末(mo)(mo)鋪成三角形(xing)(xing)或星形(xing)(xing)導線路，在(zai)通電(dian)過程中受熱燒損或完全燃(ran)燒除去石(shi)墨。

C+O2→CO2↑

③熔(rong)(rong)化(hua)過(guo)程(cheng)。熔(rong)(rong)化(hua)過(guo)程(cheng)即氧化(hua)鎂(mei)中(zhong)鎂(mei)離(li)子和氧離(li)子在(zai)強電(dian)弧產生的熱(re)(re)能(neng)(neng)作(zuo)用下，克服單晶(jing)體(ti)(ti)中(zhong)的晶(jing)格能(neng)(neng)的束縛，變成能(neng)(neng)自由運動的過(guo)程(cheng)。也(ye)就是說，氧化(hua)鎂(mei)加熱(re)(re)到一定溫度(熔(rong)(rong)點(dian))就會由固體(ti)(ti)變成液體(ti)(ti)，叫(jiao)熔(rong)(rong)化(hua)。在(zai)這一過(guo)程(cheng)中(zhong)需(xu)消耗(hao)大量的電(dian)能(neng)(neng)。據電(dian)熔(rong)(rong)凝氧化(hua)鎂(mei)生產者對(dui)用水鎂(mei)石作(zuo)原料生產電(dian)熔(rong)(rong)凝氧化(hua)鎂(mei)的熱(re)(re)平衡(heng)的衡(heng)算(suan)，熱(re)(re)消耗(hao)的比例如下：氧化(hua)鎂(mei)晶(jing)體(ti)(ti)生成熱(re)(re)消耗(hao)值(zhi)34.9%，渣皮消耗(hao)熱(re)(re)值(zhi)15.3%，散砂生成熱(re)(re)耗(hao)值(zhi)3.0%，冷(leng)卻(que)水耗(hao)熱(re)(re)值(zhi)8.4%，冷(leng)卻(que)爐殼的水耗(hao)熱(re)(re)值(zhi)7.9%，爐子表面(mian)散熱(re)(re)值(zhi)6.4%，煙氣帶走熱(re)(re)值(zhi)28.8%。電(dian)能(neng)(neng)損失值(zhi)3.2%，從這些統計數據可以看(kan)出(chu)，在(zai)電(dian)熔(rong)(rong)