電(dian)弧(hu)熔爐(lu)生(sheng)產電(dian)熔氧化(hua)鎂的工(gong)藝流程主(zhu)要包(bao)括(kuo)：原料配料、電(dian)弧(hu)熔融、破碎、選(xuan)別(bie)、粉碎、篩別(bie)、磁(ci)選(xuan)、分類(lei)包(bao)裝等(deng)。

(1)原料

我國有豐富(fu)的(de)(de)優質菱(ling)(ling)鎂(mei)(mei)(mei)礦石(shi)，氧化鎂(mei)(mei)(mei)含量(liang)高(gao)，又(you)易于開(kai)采(cai)，因(yin)此，被廣泛用(yong)作電(dian)熔(rong)氧化鎂(mei)(mei)(mei)的(de)(de)原料。采(cai)用(yong)菱(ling)(ling)鎂(mei)(mei)(mei)石(shi)作原料，碳(tan)酸鎂(mei)(mei)(mei)分(fen)解產(chan)生CO2氣體，由于有大量(liang)氣體從爐內排出影響著(zhu)電(dian)熔(rong)過程(cheng)的(de)(de)進行：

MgCO3→MgO+CO2↑

對電(dian)熔氧化鎂(mei)的結晶(jing)帶(dai)的形成均(jun)有(you)不利(li)影響，由(you)于大量塵料(liao)飛損(sun)，使物料(liao)損(sun)耗和能量消(xiao)耗增高(gao)，也惡化了車間生產環境。但由(you)于優質菱鎂(mei)礦石容(rong)易獲得(de)(de)，價格很低廉(lian)，所以，仍是我國電(dian)熔氧化鎂(mei)用得(de)(de)最多(duo)最廣泛的原料(liao)。

(2)配料

①菱鎂礦(kuang)。菱鎂礦(kuang)石中(zhong)氧(yang)化鎂的含量高低和(he)化學成分(fen)直接影響(xiang)到(dao)電(dian)熔(rong)凝氧(yang)化鎂的質(zhi)量，同時在電(dian)熔(rong)過程(cheng)中(zhong)也直接影響(xiang)到(dao)電(dian)熔(rong)凝氧(yang)化鎂得到(dao)的品級比(bi)例(li)(li)，因(yin)此，為了保(bao)證電(dian)熔(rong)凝氧(yang)化鎂的質(zhi)量和(he)品級比(bi)例(li)(li)，必(bi)須對各種礦(kuang)石進(jin)行適當的配比(bi)后(hou)進(jin)行熔(rong)煉。

②水(shui)鎂(mei)(mei)(mei)(mei)石(shi)(shi)。我國的(de)遼(liao)寧(ning)省水(shui)鎂(mei)(mei)(mei)(mei)石(shi)(shi)的(de)礦源非(fei)常豐富，水(shui)鎂(mei)(mei)(mei)(mei)石(shi)(shi)中氧化鎂(mei)(mei)(mei)(mei)含量高(gao)于菱鎂(mei)(mei)(mei)(mei)礦石(shi)(shi)。它也(ye)是一種制造(zao)電熔凝氧化鎂(mei)(mei)(mei)(mei)的(de)原(yuan)料，部分地區水(shui)鎂(mei)(mei)(mei)(mei)石(shi)(shi)的(de)化學成(cheng)分見表2。

表2水鎂(mei)石的化學成(cheng)分/%

③輕燒(shao)氧(yang)化(hua)鎂(mei)。以(yi)(yi)輕燒(shao)氧(yang)化(hua)鎂(mei)作為電熔(rong)氧(yang)化(hua)鎂(mei)原(yuan)料(liao)，可(ke)以(yi)(yi)使生產環境得到改(gai)善，可(ke)以(yi)(yi)降低(di)運輸費用(yong)。由(you)于電熔(rong)時排出氣體少，成(cheng)分(fen)也較均勻，對提高電熔(rong)氧(yang)化(hua)鎂(mei)質(zhi)量有(you)利。

我(wo)國有(you)一(yi)些電(dian)熔(rong)(rong)凝氧(yang)化鎂(mei)(mei)(mei)(mei)以(yi)輕燒氧(yang)化鎂(mei)(mei)(mei)(mei)制(zhi)成(cheng)球(qiu)料入(ru)爐電(dian)熔(rong)(rong)。輕燒氧(yang)化鎂(mei)(mei)(mei)(mei)的(de)氧(yang)化鎂(mei)(mei)(mei)(mei)含量(liang)達到98%，以(yi)此料能生產出白色大結(jie)晶電(dian)熔(rong)(rong)氧(yang)化鎂(mei)(mei)(mei)(mei)。但由于(yu)成(cheng)球(qiu)費用(yong)(yong)高，影響生產成(cheng)本。目前，有(you)的(de)廠家(jia)采用(yong)(yong)反(fan)射爐輕燒氧(yang)化鎂(mei)(mei)(mei)(mei)，以(yi)一(yi)定(ding)的(de)粒度(du)加入(ru)熔(rong)(rong)爐電(dian)熔(rong)(rong)，電(dian)熔(rong)(rong)氧(yang)化鎂(mei)(mei)(mei)(mei)的(de)質量(liang)比用(yong)(yong)菱(ling)鎂(mei)(mei)(mei)(mei)礦石(shi)好，成(cheng)本又比用(yong)(yong)球(qiu)料作原料時便宜，因而(er)得到了一(yi)定(ding)的(de)推(tui)廣。

④燒(shao)結(jie)鎂(mei)(mei)砂。為(wei)了某些電(dian)(dian)熔凝氧(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)鎂(mei)(mei)的(de)(de)特殊要(yao)求，有(you)時必須在電(dian)(dian)熔過程中采(cai)用(yong)(yong)(yong)(yong)燒(shao)結(jie)鎂(mei)(mei)砂作(zuo)(zuo)為(wei)電(dian)(dian)熔原料，如采(cai)用(yong)(yong)(yong)(yong)海(hai)水鎂(mei)(mei)砂作(zuo)(zuo)為(wei)電(dian)(dian)熔原料，一般首先利(li)用(yong)(yong)(yong)(yong)處理海(hai)水和(he)石灰乳作(zuo)(zuo)用(yong)(yong)(yong)(yong)生(sheng)產氫氧(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)鎂(mei)(mei)，將氫氧(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)鎂(mei)(mei)煅(duan)燒(shao)成(cheng)輕(qing)燒(shao)氧(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)鎂(mei)(mei)。用(yong)(yong)(yong)(yong)其他方法(fa)也(ye)可以制得輕(qing)燒(shao)氧(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)鎂(mei)(mei)(詳見工業氧(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)鎂(mei)(mei)的(de)(de)制取方法(fa))，采(cai)用(yong)(yong)(yong)(yong)輕(qing)燒(shao)氧(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)鎂(mei)(mei)作(zuo)(zuo)為(wei)原料生(sheng)產電(dian)(dian)熔凝氧(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)鎂(mei)(mei)。奧絲脫(AusT)和(he)拉特爾(Ruttere)等(deng)研究認為(wei)，極少量的(de)(de)雜質(zhi)氣體(ti)(相(xiang)(xiang))也(ye)屬于晶(jing)(jing)(jing)(jing)體(ti)的(de)(de)雜質(zhi)，可明顯影響(xiang)晶(jing)(jing)(jing)(jing)粒的(de)(de)長大。因為(wei)雜質(zhi)相(xiang)(xiang)的(de)(de)作(zuo)(zuo)用(yong)(yong)(yong)(yong)在于增加晶(jing)(jing)(jing)(jing)界運(yun)動所(suo)需的(de)(de)能量。當晶(jing)(jing)(jing)(jing)界與(yu)第(di)二(er)相(xiang)(xiang)相(xiang)(xiang)遇時，晶(jing)(jing)(jing)(jing)體(ti)能量降低(di)，其降低(di)量與(yu)第(di)二(er)相(xiang)(xiang)橫(heng)截面(mian)積成(cheng)正比，所(suo)以必須提高晶(jing)(jing)(jing)(jing)界能，晶(jing)(jing)(jing)(jing)界才能離開第(di)二(er)相(xiang)(xiang)繼續運(yun)動。并且當晶(jing)(jing)(jing)(jing)界與(yu)第(di)二(er)相(xiang)(xiang)相(xiang)(xiang)遇時，與(yu)第(di)二(er)相(xiang)(xiang)橫(heng)截面(mian)積相(xiang)(xiang)等(deng)的(de)(de)晶(jing)(jing)(jing)(jing)界必須變形，第(di)二(er)相(xiang)(xiang)數量愈多，晶(jing)(jing)(jing)(jing)粒長大的(de)(de)極限尺寸(cun)愈小。

另(ling)一方面為(wei)了降低電熔(rong)凝氧化鎂的顯(xian)氣(qi)孔(kong)率，也(ye)應盡量減少原料氧化鎂的氣(qi)體排出，因此，采用燒結(jie)鎂砂電熔(rong)有(you)其顯(xian)著優點。

⑤電熔氧化(hua)鎂(mei)單晶(jing)的化(hua)學原(yuan)料質量要(yao)求：

(3)電弧熔融

這些特性是(shi)(shi)同原子(zi)(zi)(zi)(zi)和(he)分子(zi)(zi)(zi)(zi)的(de)(de)量子(zi)(zi)(zi)(zi)力學本性如(ru)離(li)(li)子(zi)(zi)(zi)(zi)半徑(jing)的(de)(de)尺寸(cun)，離(li)(li)子(zi)(zi)(zi)(zi)的(de)(de)電(dian)位數值，離(li)(li)子(zi)(zi)(zi)(zi)的(de)(de)電(dian)子(zi)(zi)(zi)(zi)外(wai)層結(jie)構(gou)等相關聯。而(er)氧化(hua)鎂的(de)(de)離(li)(li)子(zi)(zi)(zi)(zi)尺寸(cun)、質量和(he)電(dian)荷(he)、陽離(li)(li)子(zi)(zi)(zi)(zi)和(he)陰離(li)(li)子(zi)(zi)(zi)(zi)之間的(de)(de)結(jie)合特性和(he)強度、離(li)(li)子(zi)(zi)(zi)(zi)的(de)(de)極化(hua)作(zuo)用、結(jie)晶構(gou)造等決定它是(shi)(shi)一高熔點化(hua)合物。

氧化(hua)鎂的熔點和結構(gou)參數：陽離子半(ban)徑0.074mm;陰離子半(ban)徑0.53mm;結構(gou)類型NaCl;配(pei)位(wei)數6;有效配(pei)位(wei)數8.5;密度3.65g/cm3;熔點2800℃。

電(dian)熔(rong)凝氧(yang)化(hua)(hua)(hua)鎂(mei)制造(zao)的(de)(de)最(zui)重要(yao)過(guo)(guo)程(cheng)是由各(ge)種鎂(mei)質原料，通過(guo)(guo)各(ge)種形(xing)式(shi)的(de)(de)加熱方(fang)法產(chan)生(sheng)高(gao)溫(wen)使鎂(mei)質材料(MgO)熔(rong)化(hua)(hua)(hua)，變(bian)成氧(yang)化(hua)(hua)(hua)鎂(mei)熔(rong)體(ti)。要(yao)使氧(yang)化(hua)(hua)(hua)鎂(mei)熔(rong)融，必須(xu)消耗大量的(de)(de)熱能，以(yi)克服離子間的(de)(de)引力。通過(guo)(guo)強大電(dian)弧產(chan)生(sheng)高(gao)溫(wen)而熔(rong)化(hua)(hua)(hua)氧(yang)化(hua)(hua)(hua)鎂(mei)的(de)(de)方(fang)法叫做電(dian)弧熔(rong)融法。這個融化(hua)(hua)(hua)過(guo)(guo)程(cheng)一(yi)般(ban)包(bao)括熱的(de)(de)傳(chuan)導、脫(tuo)水、脫(tuo)碳、熔(rong)化(hua)(hua)(hua)、析晶、晶體(ti)長大等一(yi)系列物理化(hua)(hua)(hua)學變(bian)化(hua)(hua)(hua)的(de)(de)過(guo)(guo)程(cheng)。

①脫(tuo)水(shui)過(guo)程(cheng)。用水(shui)鎂石(shi)作(zuo)原料有一(yi)脫(tuo)水(shui)過(guo)程(cheng)。水(shui)鎂石(shi)的主要成分是(shi)氫(qing)氧化鎂Mg(OH)2。其脫(tuo)水(shui)過(guo)程(cheng)是(shi)：

Mg(OH)2→MgO+H2O

②脫碳(tan)過(guo)程(cheng)(cheng)。用菱鎂礦作為原料時有一(yi)個脫碳(tan)過(guo)程(cheng)(cheng)，脫碳(tan)過(guo)程(cheng)(cheng)包括兩個方面。一(yi)方面是(shi)菱鎂礦石的熱分(fen)解，菱鎂礦石的主(zhu)要成(cheng)分(fen)是(shi)碳(tan)酸鎂(MgCO3):

MgCO3→MgO+CO2

另(ling)一方面，由于在電熔過程(cheng)中往往在原料(liao)氧化鎂(mei)中加入石墨粉(fen)末添加物(助劑)，在電熔爐起動過程(cheng)中需在三(san)(san)電極(石墨電極)的(de)下端用石墨粉(fen)末鋪成三(san)(san)角形或(huo)星形導線路，在通(tong)電過程(cheng)中受熱燒損或(huo)完全燃燒除去石墨。

C+O2→CO2↑

③熔(rong)(rong)化(hua)過(guo)(guo)程。熔(rong)(rong)化(hua)過(guo)(guo)程即氧(yang)(yang)(yang)化(hua)鎂(mei)(mei)中(zhong)鎂(mei)(mei)離(li)子(zi)和氧(yang)(yang)(yang)離(li)子(zi)在(zai)強(qiang)電弧產(chan)生的(de)(de)熱(re)(re)能(neng)作用下，克服單晶(jing)體(ti)中(zhong)的(de)(de)晶(jing)格能(neng)的(de)(de)束縛(fu)，變(bian)成能(neng)自(zi)由運(yun)動的(de)(de)過(guo)(guo)程。也就(jiu)是說，氧(yang)(yang)(yang)化(hua)鎂(mei)(mei)加熱(re)(re)到一定溫(wen)度(熔(rong)(rong)點)就(jiu)會(hui)由固體(ti)變(bian)成液體(ti)，叫熔(rong)(rong)化(hua)。在(zai)這一過(guo)(guo)程中(zhong)需消(xiao)耗(hao)(hao)(hao)(hao)大量(liang)的(de)(de)電能(neng)。據電熔(rong)(rong)凝氧(yang)(yang)(yang)化(hua)鎂(mei)(mei)生產(chan)者對用水(shui)鎂(mei)(mei)石作原料生產(chan)電熔(rong)(rong)凝氧(yang)(yang)(yang)化(hua)鎂(mei)(mei)的(de)(de)熱(re)(re)平衡的(de)(de)衡算，熱(re)(re)消(xiao)耗(hao)(hao)(hao)(hao)的(de)(de)比例(li)如下：氧(yang)(yang)(yang)化(hua)鎂(mei)(mei)晶(jing)體(ti)生成熱(re)(re)消(xiao)耗(hao)(hao)(hao)(hao)值(zhi)34.9%，渣皮消(xiao)耗(hao)(hao)(hao)(hao)熱(re)(re)值(zhi)15.3%，散(san)砂生成熱(re)(re)耗(hao)(hao)(hao)(hao)值(zhi)3.0%，冷卻水(shui)耗(hao)(hao)(hao)(hao)熱(re)(re)值(zhi)8.4%，冷卻爐(lu)(lu)殼的(de)(de)水(shui)耗(hao)(hao)(hao)(hao)熱(re)(re)值(zhi)7.9%，爐(lu)(lu)子(zi)表面散(san)熱(re)(re)值(zhi)6.4%，煙氣帶走熱(re)(re)值(zhi)28.8%。電能(neng)損失值(zhi)3.2%，從這些統計數據可以看出，在(zai)電熔(rong)(rong)