電弧熔(rong)(rong)爐生(sheng)產電熔(rong)(rong)氧化(hua)鎂的工藝(yi)流(liu)程主(zhu)要包(bao)(bao)括(kuo)：原(yuan)料(liao)配料(liao)、電弧熔(rong)(rong)融、破碎、選別、粉(fen)碎、篩別、磁選、分類包(bao)(bao)裝(zhuang)等。

(1)原料

我(wo)國有(you)豐(feng)富的(de)優質菱鎂(mei)礦石，氧(yang)化(hua)鎂(mei)含量高，又易于開采，因此，被廣泛用作電熔(rong)氧(yang)化(hua)鎂(mei)的(de)原(yuan)料。采用菱鎂(mei)石作原(yuan)料，碳酸鎂(mei)分解(jie)產生CO2氣(qi)體，由于有(you)大量氣(qi)體從(cong)爐(lu)內排出影響著電熔(rong)過程(cheng)的(de)進(jin)行：

MgCO3→MgO+CO2↑

對電熔氧(yang)化鎂(mei)(mei)的(de)結晶帶的(de)形成(cheng)均有不利(li)影響，由于大量塵料(liao)飛損(sun)，使物料(liao)損(sun)耗和能量消耗增高，也惡(e)化了車(che)間生產環境。但(dan)由于優質菱鎂(mei)(mei)礦石(shi)容易獲(huo)得，價格很低(di)廉，所以(yi)，仍是我國電熔氧(yang)化鎂(mei)(mei)用得最多最廣泛的(de)原料(liao)。

(2)配料

①菱鎂(mei)礦。菱鎂(mei)礦石中氧(yang)化鎂(mei)的含(han)量高低和化學成分直(zhi)接(jie)(jie)影(ying)(ying)響到(dao)電(dian)(dian)熔凝氧(yang)化鎂(mei)的質量，同時在電(dian)(dian)熔過(guo)程中也直(zhi)接(jie)(jie)影(ying)(ying)響到(dao)電(dian)(dian)熔凝氧(yang)化鎂(mei)得(de)到(dao)的品(pin)級比(bi)例(li)，因此，為了保證電(dian)(dian)熔凝氧(yang)化鎂(mei)的質量和品(pin)級比(bi)例(li)，必須對各種礦石進(jin)行(xing)適(shi)當(dang)的配比(bi)后進(jin)行(xing)熔煉。

②水(shui)鎂(mei)(mei)石。我國的(de)(de)(de)遼寧省水(shui)鎂(mei)(mei)石的(de)(de)(de)礦源非常豐(feng)富(fu)，水(shui)鎂(mei)(mei)石中氧化鎂(mei)(mei)含(han)量高于菱鎂(mei)(mei)礦石。它也是(shi)一(yi)種制造電(dian)熔凝氧化鎂(mei)(mei)的(de)(de)(de)原(yuan)料，部分(fen)(fen)地區水(shui)鎂(mei)(mei)石的(de)(de)(de)化學成(cheng)分(fen)(fen)見表2。

表2水鎂(mei)石的化學成分/%

③輕燒(shao)(shao)氧化(hua)(hua)鎂(mei)。以(yi)輕燒(shao)(shao)氧化(hua)(hua)鎂(mei)作為電熔(rong)氧化(hua)(hua)鎂(mei)原(yuan)料，可(ke)以(yi)使生(sheng)產環境(jing)得到改善，可(ke)以(yi)降低運(yun)輸費用。由于電熔(rong)時排出氣(qi)體少(shao)，成分也較均勻，對提高電熔(rong)氧化(hua)(hua)鎂(mei)質量有(you)利。

我國有一(yi)些電(dian)熔凝氧(yang)(yang)(yang)化(hua)鎂(mei)(mei)(mei)以(yi)輕燒(shao)氧(yang)(yang)(yang)化(hua)鎂(mei)(mei)(mei)制成(cheng)球料入爐(lu)(lu)電(dian)熔。輕燒(shao)氧(yang)(yang)(yang)化(hua)鎂(mei)(mei)(mei)的(de)(de)(de)(de)氧(yang)(yang)(yang)化(hua)鎂(mei)(mei)(mei)含量達(da)到98%，以(yi)此料能生產(chan)出(chu)白色大結晶(jing)電(dian)熔氧(yang)(yang)(yang)化(hua)鎂(mei)(mei)(mei)。但由于成(cheng)球費(fei)用(yong)高，影響生產(chan)成(cheng)本。目前，有的(de)(de)(de)(de)廠家(jia)采用(yong)反(fan)射爐(lu)(lu)輕燒(shao)氧(yang)(yang)(yang)化(hua)鎂(mei)(mei)(mei)，以(yi)一(yi)定的(de)(de)(de)(de)粒度加入熔爐(lu)(lu)電(dian)熔，電(dian)熔氧(yang)(yang)(yang)化(hua)鎂(mei)(mei)(mei)的(de)(de)(de)(de)質量比用(yong)菱鎂(mei)(mei)(mei)礦石(shi)好，成(cheng)本又(you)比用(yong)球料作原料時便(bian)宜(yi)，因而得到了一(yi)定的(de)(de)(de)(de)推廣。

④燒(shao)結鎂(mei)(mei)(mei)(mei)砂。為(wei)了(le)某些電(dian)熔凝氧(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)鎂(mei)(mei)(mei)(mei)的(de)(de)特殊要求，有時(shi)必須在電(dian)熔過程中采(cai)用(yong)燒(shao)結鎂(mei)(mei)(mei)(mei)砂作(zuo)(zuo)為(wei)電(dian)熔原(yuan)料(liao)，如采(cai)用(yong)海(hai)水鎂(mei)(mei)(mei)(mei)砂作(zuo)(zuo)為(wei)電(dian)熔原(yuan)料(liao)，一般首先利用(yong)處理(li)海(hai)水和(he)石(shi)灰乳作(zuo)(zuo)用(yong)生產(chan)氫氧(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)鎂(mei)(mei)(mei)(mei)，將氫氧(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)鎂(mei)(mei)(mei)(mei)煅(duan)燒(shao)成輕燒(shao)氧(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)鎂(mei)(mei)(mei)(mei)。用(yong)其(qi)他方法也可(ke)以制(zhi)得輕燒(shao)氧(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)鎂(mei)(mei)(mei)(mei)(詳見工業氧(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)鎂(mei)(mei)(mei)(mei)的(de)(de)制(zhi)取方法)，采(cai)用(yong)輕燒(shao)氧(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)鎂(mei)(mei)(mei)(mei)作(zuo)(zuo)為(wei)原(yuan)料(liao)生產(chan)電(dian)熔凝氧(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)鎂(mei)(mei)(mei)(mei)。奧絲脫(tuo)(AusT)和(he)拉特爾(Ruttere)等研究認為(wei)，極少(shao)量(liang)的(de)(de)雜(za)(za)質(zhi)氣體(相(xiang))也屬(shu)于晶(jing)體的(de)(de)雜(za)(za)質(zhi)，可(ke)明顯(xian)影響晶(jing)粒的(de)(de)長(chang)(chang)大。因為(wei)雜(za)(za)質(zhi)相(xiang)的(de)(de)作(zuo)(zuo)用(yong)在于增加晶(jing)界運動所(suo)需的(de)(de)能量(liang)。當晶(jing)界與第(di)(di)(di)二(er)(er)相(xiang)相(xiang)遇時(shi)，晶(jing)體能量(liang)降低(di)，其(qi)降低(di)量(liang)與第(di)(di)(di)二(er)(er)相(xiang)橫(heng)截面(mian)積(ji)成正比，所(suo)以必須提高晶(jing)界能，晶(jing)界才(cai)能離開第(di)(di)(di)二(er)(er)相(xiang)繼續(xu)運動。并且當晶(jing)界與第(di)(di)(di)二(er)(er)相(xiang)相(xiang)遇時(shi)，與第(di)(di)(di)二(er)(er)相(xiang)橫(heng)截面(mian)積(ji)相(xiang)等的(de)(de)晶(jing)界必須變形，第(di)(di)(di)二(er)(er)相(xiang)數量(liang)愈多，晶(jing)粒長(chang)(chang)大的(de)(de)極限尺寸愈小。

另一方(fang)面(mian)為了降低(di)電(dian)熔凝氧(yang)(yang)化鎂的顯氣(qi)孔率，也(ye)應(ying)盡量(liang)減少原料氧(yang)(yang)化鎂的氣(qi)體排(pai)出(chu)，因(yin)此，采(cai)用燒結鎂砂電(dian)熔有其(qi)顯著優(you)點。

⑤電熔氧化鎂(mei)單晶的化學原料質量要(yao)求(qiu)：

(3)電弧熔融

這些(xie)特性是(shi)同(tong)原子(zi)(zi)和(he)分子(zi)(zi)的(de)(de)量(liang)子(zi)(zi)力學本性如離(li)子(zi)(zi)半徑的(de)(de)尺寸，離(li)子(zi)(zi)的(de)(de)電(dian)位(wei)數值，離(li)子(zi)(zi)的(de)(de)電(dian)子(zi)(zi)外層結(jie)構等(deng)相關聯。而氧化(hua)鎂的(de)(de)離(li)子(zi)(zi)尺寸、質(zhi)量(liang)和(he)電(dian)荷、陽離(li)子(zi)(zi)和(he)陰離(li)子(zi)(zi)之間(jian)的(de)(de)結(jie)合(he)特性和(he)強度、離(li)子(zi)(zi)的(de)(de)極化(hua)作用、結(jie)晶構造等(deng)決(jue)定它是(shi)一高熔點化(hua)合(he)物。

氧化鎂的熔(rong)點和結構(gou)參數：陽離子(zi)半(ban)(ban)徑(jing)0.074mm;陰離子(zi)半(ban)(ban)徑(jing)0.53mm;結構(gou)類(lei)型NaCl;配(pei)(pei)位數6;有效配(pei)(pei)位數8.5;密度3.65g/cm3;熔(rong)點2800℃。

電熔(rong)(rong)(rong)(rong)凝(ning)氧(yang)化(hua)(hua)(hua)鎂(mei)制造的最重(zhong)要過程(cheng)是(shi)由各種鎂(mei)質原料，通(tong)過各種形式的加(jia)熱(re)(re)方法(fa)產(chan)生高溫(wen)使鎂(mei)質材料(MgO)熔(rong)(rong)(rong)(rong)化(hua)(hua)(hua)，變成(cheng)氧(yang)化(hua)(hua)(hua)鎂(mei)熔(rong)(rong)(rong)(rong)體。要使氧(yang)化(hua)(hua)(hua)鎂(mei)熔(rong)(rong)(rong)(rong)融，必須消耗大(da)(da)量的熱(re)(re)能，以克服離子間的引力。通(tong)過強大(da)(da)電弧產(chan)生高溫(wen)而熔(rong)(rong)(rong)(rong)化(hua)(hua)(hua)氧(yang)化(hua)(hua)(hua)鎂(mei)的方法(fa)叫做電弧熔(rong)(rong)(rong)(rong)融法(fa)。這個(ge)融化(hua)(hua)(hua)過程(cheng)一般包括(kuo)熱(re)(re)的傳導、脫水(shui)、脫碳、熔(rong)(rong)(rong)(rong)化(hua)(hua)(hua)、析(xi)晶(jing)(jing)、晶(jing)(jing)體長大(da)(da)等一系列物理化(hua)(hua)(hua)學變化(hua)(hua)(hua)的過程(cheng)。

①脫水(shui)過(guo)程。用水(shui)鎂石作原料有一脫水(shui)過(guo)程。水(shui)鎂石的主要成分是氫氧化鎂Mg(OH)2。其(qi)脫水(shui)過(guo)程是：

Mg(OH)2→MgO+H2O

②脫碳過(guo)程(cheng)(cheng)。用菱鎂(mei)礦(kuang)作為原料(liao)時有一個脫碳過(guo)程(cheng)(cheng)，脫碳過(guo)程(cheng)(cheng)包括兩個方面。一方面是(shi)菱鎂(mei)礦(kuang)石的(de)熱(re)分解，菱鎂(mei)礦(kuang)石的(de)主要成分是(shi)碳酸鎂(mei)(MgCO3):

MgCO3→MgO+CO2

另一(yi)方面，由于在電(dian)熔(rong)過(guo)程中往往在原料氧化鎂中加(jia)(jia)入石(shi)墨粉末(mo)添(tian)加(jia)(jia)物(助(zhu)劑(ji))，在電(dian)熔(rong)爐起動過(guo)程中需在三電(dian)極(石(shi)墨電(dian)極)的下端用石(shi)墨粉末(mo)鋪成三角形或(huo)星(xing)形導線路，在通電(dian)過(guo)程中受(shou)熱燒損(sun)或(huo)完全燃燒除(chu)去石(shi)墨。

C+O2→CO2↑

③熔(rong)化(hua)(hua)(hua)過程(cheng)(cheng)(cheng)。熔(rong)化(hua)(hua)(hua)過程(cheng)(cheng)(cheng)即氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)鎂(mei)(mei)中(zhong)鎂(mei)(mei)離(li)子(zi)和(he)氧(yang)(yang)離(li)子(zi)在(zai)(zai)強電(dian)弧產(chan)生(sheng)的(de)(de)(de)熱(re)(re)能作(zuo)用下(xia)，克服單晶(jing)體中(zhong)的(de)(de)(de)晶(jing)格能的(de)(de)(de)束縛，變成(cheng)能自由運動的(de)(de)(de)過程(cheng)(cheng)(cheng)。也就(jiu)是說，氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)鎂(mei)(mei)加熱(re)(re)到一(yi)定溫度(熔(rong)點)就(jiu)會由固體變成(cheng)液(ye)體，叫(jiao)熔(rong)化(hua)(hua)(hua)。在(zai)(zai)這一(yi)過程(cheng)(cheng)(cheng)中(zhong)需消(xiao)耗(hao)(hao)大量(liang)的(de)(de)(de)電(dian)能。據電(dian)熔(rong)凝(ning)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)鎂(mei)(mei)生(sheng)產(chan)者對用水(shui)鎂(mei)(mei)石作(zuo)原料生(sheng)產(chan)電(dian)熔(rong)凝(ning)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)鎂(mei)(mei)的(de)(de)(de)熱(re)(re)平衡的(de)(de)(de)衡算(suan)，熱(re)(re)消(xiao)耗(hao)(hao)的(de)(de)(de)比例如下(xia)：氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)鎂(mei)(mei)晶(jing)體生(sheng)成(cheng)熱(re)(re)消(xiao)耗(hao)(hao)值(zhi)(zhi)34.9%，渣皮消(xiao)耗(hao)(hao)熱(re)(re)值(zhi)(zhi)15.3%，散(san)砂生(sheng)成(cheng)熱(re)(re)耗(hao)(hao)值(zhi)(zhi)3.0%，冷卻水(shui)耗(hao)(hao)熱(re)(re)值(zhi)(zhi)8.4%，冷卻爐(lu)殼的(de)(de)(de)水(shui)耗(hao)(hao)熱(re)(re)值(zhi)(zhi)7.9%，爐(lu)子(zi)表面散(san)熱(re)(re)值(zhi)(zhi)6.4%，煙氣帶走熱(re)(re)值(zhi)(zhi)28.8%。電(dian)能損失值(zhi)(zhi)3.2%，從這些統計數(shu)據可以看出(chu)，在(zai)(zai)電(dian)熔(rong)