電弧熔(rong)爐生產電熔(rong)氧化鎂的工(gong)藝(yi)流(liu)程主要包(bao)括：原料(liao)配(pei)料(liao)、電弧熔(rong)融、破碎、選(xuan)別(bie)、粉碎、篩別(bie)、磁選(xuan)、分類(lei)包(bao)裝等。

(1)原料

我國有豐富的(de)優質(zhi)菱鎂礦石，氧化鎂含量(liang)高，又(you)易于開采，因此，被(bei)廣泛用(yong)作(zuo)電熔氧化鎂的(de)原(yuan)料(liao)。采用(yong)菱鎂石作(zuo)原(yuan)料(liao)，碳酸鎂分解產生CO2氣體(ti)，由于有大(da)量(liang)氣體(ti)從(cong)爐內排出影(ying)響(xiang)著電熔過程的(de)進行：

MgCO3→MgO+CO2↑

對電熔氧化(hua)鎂(mei)(mei)的結晶(jing)帶(dai)的形成均有不利影(ying)響(xiang)，由于(yu)大量(liang)塵料飛損(sun)，使物料損(sun)耗和能量(liang)消(xiao)耗增高，也惡化(hua)了車間生產(chan)環境。但(dan)由于(yu)優質菱鎂(mei)(mei)礦石(shi)容易獲得，價格很低廉，所以，仍是(shi)我國電熔氧化(hua)鎂(mei)(mei)用得最(zui)多最(zui)廣泛的原料。

(2)配料

①菱(ling)鎂(mei)(mei)礦。菱(ling)鎂(mei)(mei)礦石(shi)中氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)鎂(mei)(mei)的含量高(gao)低和(he)化(hua)(hua)(hua)學成分直(zhi)接(jie)影(ying)響到(dao)電熔凝(ning)(ning)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)鎂(mei)(mei)的質(zhi)量，同時在電熔過(guo)程(cheng)中也直(zhi)接(jie)影(ying)響到(dao)電熔凝(ning)(ning)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)鎂(mei)(mei)得到(dao)的品(pin)級(ji)比例(li)，因此，為(wei)了(le)保證電熔凝(ning)(ning)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)鎂(mei)(mei)的質(zhi)量和(he)品(pin)級(ji)比例(li)，必(bi)須對各種礦石(shi)進行適當(dang)的配比后進行熔煉。

②水(shui)鎂(mei)(mei)(mei)石(shi)(shi)。我國的遼寧(ning)省(sheng)水(shui)鎂(mei)(mei)(mei)石(shi)(shi)的礦源非常(chang)豐富(fu)，水(shui)鎂(mei)(mei)(mei)石(shi)(shi)中氧(yang)化(hua)鎂(mei)(mei)(mei)含(han)量高于(yu)菱鎂(mei)(mei)(mei)礦石(shi)(shi)。它也是(shi)一種制(zhi)造電熔凝氧(yang)化(hua)鎂(mei)(mei)(mei)的原料，部分地區水(shui)鎂(mei)(mei)(mei)石(shi)(shi)的化(hua)學成分見表(biao)2。

表2水(shui)鎂石的化學成分/%

③輕(qing)燒氧化鎂(mei)(mei)。以輕(qing)燒氧化鎂(mei)(mei)作為電(dian)熔(rong)(rong)氧化鎂(mei)(mei)原(yuan)料(liao)，可以使(shi)生產環境得到改善(shan)，可以降低運輸費用。由(you)于電(dian)熔(rong)(rong)時排出氣(qi)體少(shao)，成分也較均勻，對提高電(dian)熔(rong)(rong)氧化鎂(mei)(mei)質量有利。

我國有一(yi)些電(dian)(dian)熔(rong)凝氧化鎂(mei)(mei)(mei)以輕燒氧化鎂(mei)(mei)(mei)制成(cheng)(cheng)球(qiu)料(liao)入(ru)爐(lu)電(dian)(dian)熔(rong)。輕燒氧化鎂(mei)(mei)(mei)的(de)氧化鎂(mei)(mei)(mei)含量(liang)達到98%，以此(ci)料(liao)能(neng)生產出白色(se)大(da)結(jie)晶電(dian)(dian)熔(rong)氧化鎂(mei)(mei)(mei)。但(dan)由(you)于成(cheng)(cheng)球(qiu)費用(yong)高(gao)，影響生產成(cheng)(cheng)本(ben)(ben)。目(mu)前(qian)，有的(de)廠家采用(yong)反射爐(lu)輕燒氧化鎂(mei)(mei)(mei)，以一(yi)定(ding)的(de)粒度加入(ru)熔(rong)爐(lu)電(dian)(dian)熔(rong)，電(dian)(dian)熔(rong)氧化鎂(mei)(mei)(mei)的(de)質(zhi)量(liang)比用(yong)菱鎂(mei)(mei)(mei)礦石好，成(cheng)(cheng)本(ben)(ben)又比用(yong)球(qiu)料(liao)作(zuo)原(yuan)料(liao)時便宜，因而得到了一(yi)定(ding)的(de)推廣。

④燒(shao)(shao)結鎂(mei)砂(sha)。為(wei)(wei)了某些電(dian)(dian)熔(rong)(rong)凝氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)鎂(mei)的(de)(de)(de)(de)特殊要求，有時必須(xu)在電(dian)(dian)熔(rong)(rong)過(guo)程中采用(yong)(yong)(yong)燒(shao)(shao)結鎂(mei)砂(sha)作(zuo)(zuo)為(wei)(wei)電(dian)(dian)熔(rong)(rong)原(yuan)料，如采用(yong)(yong)(yong)海水鎂(mei)砂(sha)作(zuo)(zuo)為(wei)(wei)電(dian)(dian)熔(rong)(rong)原(yuan)料，一般首先利(li)用(yong)(yong)(yong)處理海水和(he)石灰乳作(zuo)(zuo)用(yong)(yong)(yong)生產氫氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)鎂(mei)，將氫氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)鎂(mei)煅(duan)燒(shao)(shao)成輕燒(shao)(shao)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)鎂(mei)。用(yong)(yong)(yong)其他方法也可以制(zhi)得輕燒(shao)(shao)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)鎂(mei)(詳見工業氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)鎂(mei)的(de)(de)(de)(de)制(zhi)取方法)，采用(yong)(yong)(yong)輕燒(shao)(shao)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)鎂(mei)作(zuo)(zuo)為(wei)(wei)原(yuan)料生產電(dian)(dian)熔(rong)(rong)凝氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)鎂(mei)。奧絲脫(AusT)和(he)拉(la)特爾(Ruttere)等(deng)研究認為(wei)(wei)，極少量(liang)的(de)(de)(de)(de)雜質(zhi)氣(qi)體(ti)(相(xiang)(xiang))也屬于(yu)晶(jing)(jing)(jing)(jing)體(ti)的(de)(de)(de)(de)雜質(zhi)，可明顯影響晶(jing)(jing)(jing)(jing)粒的(de)(de)(de)(de)長(chang)大(da)。因為(wei)(wei)雜質(zhi)相(xiang)(xiang)的(de)(de)(de)(de)作(zuo)(zuo)用(yong)(yong)(yong)在于(yu)增(zeng)加晶(jing)(jing)(jing)(jing)界運(yun)動(dong)所需的(de)(de)(de)(de)能(neng)(neng)量(liang)。當晶(jing)(jing)(jing)(jing)界與第(di)二(er)相(xiang)(xiang)相(xiang)(xiang)遇(yu)時，晶(jing)(jing)(jing)(jing)體(ti)能(neng)(neng)量(liang)降低，其降低量(liang)與第(di)二(er)相(xiang)(xiang)橫截(jie)面積成正比(bi)，所以必須(xu)提(ti)高晶(jing)(jing)(jing)(jing)界能(neng)(neng)，晶(jing)(jing)(jing)(jing)界才能(neng)(neng)離(li)開(kai)第(di)二(er)相(xiang)(xiang)繼續運(yun)動(dong)。并且當晶(jing)(jing)(jing)(jing)界與第(di)二(er)相(xiang)(xiang)相(xiang)(xiang)遇(yu)時，與第(di)二(er)相(xiang)(xiang)橫截(jie)面積相(xiang)(xiang)等(deng)的(de)(de)(de)(de)晶(jing)(jing)(jing)(jing)界必須(xu)變形，第(di)二(er)相(xiang)(xiang)數量(liang)愈多，晶(jing)(jing)(jing)(jing)粒長(chang)大(da)的(de)(de)(de)(de)極限尺寸愈小。

另(ling)一方(fang)面為了降(jiang)低電(dian)熔凝(ning)氧化(hua)鎂(mei)(mei)的顯(xian)氣(qi)孔率，也應盡量減少原料氧化(hua)鎂(mei)(mei)的氣(qi)體(ti)排出，因此(ci)，采用燒結(jie)鎂(mei)(mei)砂電(dian)熔有其(qi)顯(xian)著優點。

⑤電熔氧化(hua)鎂單晶的化(hua)學原料質量要(yao)求：

(3)電弧熔融

這(zhe)些特(te)(te)性(xing)(xing)是同原子(zi)(zi)(zi)和(he)分子(zi)(zi)(zi)的(de)量(liang)子(zi)(zi)(zi)力學(xue)本性(xing)(xing)如離(li)子(zi)(zi)(zi)半徑的(de)尺寸(cun)，離(li)子(zi)(zi)(zi)的(de)電位數值，離(li)子(zi)(zi)(zi)的(de)電子(zi)(zi)(zi)外(wai)層(ceng)結(jie)構(gou)等(deng)相關聯(lian)。而氧化(hua)(hua)鎂的(de)離(li)子(zi)(zi)(zi)尺寸(cun)、質量(liang)和(he)電荷、陽離(li)子(zi)(zi)(zi)和(he)陰離(li)子(zi)(zi)(zi)之間(jian)的(de)結(jie)合(he)特(te)(te)性(xing)(xing)和(he)強度、離(li)子(zi)(zi)(zi)的(de)極化(hua)(hua)作用、結(jie)晶構(gou)造(zao)等(deng)決定它(ta)是一(yi)高熔點化(hua)(hua)合(he)物。

氧化(hua)鎂(mei)的熔點和結(jie)構(gou)參數：陽離子半徑0.074mm;陰離子半徑0.53mm;結(jie)構(gou)類型NaCl;配(pei)位數6;有效(xiao)配(pei)位數8.5;密度3.65g/cm3;熔點2800℃。

電熔(rong)凝氧(yang)(yang)化(hua)(hua)鎂(mei)(mei)制(zhi)造的(de)最重(zhong)要過程(cheng)是(shi)由各(ge)種鎂(mei)(mei)質(zhi)原料(liao)，通過各(ge)種形式的(de)加(jia)熱方(fang)法產生高溫使鎂(mei)(mei)質(zhi)材料(liao)(MgO)熔(rong)化(hua)(hua)，變成(cheng)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)鎂(mei)(mei)熔(rong)體。要使氧(yang)(yang)化(hua)(hua)鎂(mei)(mei)熔(rong)融(rong)，必須消耗大量的(de)熱能，以(yi)克服離子間的(de)引(yin)力。通過強大電弧產生高溫而熔(rong)化(hua)(hua)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)鎂(mei)(mei)的(de)方(fang)法叫做電弧熔(rong)融(rong)法。這個融(rong)化(hua)(hua)過程(cheng)一(yi)般包括熱的(de)傳導(dao)、脫(tuo)水、脫(tuo)碳、熔(rong)化(hua)(hua)、析(xi)晶(jing)、晶(jing)體長大等一(yi)系列物理(li)化(hua)(hua)學變化(hua)(hua)的(de)過程(cheng)。

①脫水(shui)(shui)過程(cheng)。用水(shui)(shui)鎂(mei)(mei)石作原料有一脫水(shui)(shui)過程(cheng)。水(shui)(shui)鎂(mei)(mei)石的主要成分是(shi)氫氧化鎂(mei)(mei)Mg(OH)2。其脫水(shui)(shui)過程(cheng)是(shi)：

Mg(OH)2→MgO+H2O

②脫(tuo)(tuo)碳過(guo)程。用菱(ling)鎂礦作為(wei)原料時有一個(ge)脫(tuo)(tuo)碳過(guo)程，脫(tuo)(tuo)碳過(guo)程包括兩個(ge)方(fang)面。一方(fang)面是(shi)菱(ling)鎂礦石的熱分解，菱(ling)鎂礦石的主(zhu)要成分是(shi)碳酸鎂(MgCO3):

MgCO3→MgO+CO2

另一方面(mian)，由(you)于(yu)在(zai)電(dian)(dian)(dian)熔過程(cheng)中(zhong)往往在(zai)原料氧化鎂中(zhong)加入石(shi)(shi)墨(mo)粉末(mo)添加物(助劑)，在(zai)電(dian)(dian)(dian)熔爐起動(dong)過程(cheng)中(zhong)需在(zai)三(san)電(dian)(dian)(dian)極(ji)(石(shi)(shi)墨(mo)電(dian)(dian)(dian)極(ji))的下端用石(shi)(shi)墨(mo)粉末(mo)鋪成三(san)角形或星(xing)形導線路，在(zai)通(tong)電(dian)(dian)(dian)過程(cheng)中(zhong)受(shou)熱(re)燒(shao)損(sun)或完全燃燒(shao)除去(qu)石(shi)(shi)墨(mo)。

C+O2→CO2↑

③熔化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)過程(cheng)。熔化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)過程(cheng)即(ji)氧化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)鎂(mei)(mei)中鎂(mei)(mei)離子和氧離子在(zai)強電弧產生(sheng)的熱(re)(re)(re)能(neng)作用(yong)(yong)下，克(ke)服單(dan)晶體(ti)(ti)中的晶格能(neng)的束縛，變成能(neng)自由運動的過程(cheng)。也(ye)就(jiu)是說，氧化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)鎂(mei)(mei)加(jia)熱(re)(re)(re)到一定溫度(熔點)就(jiu)會(hui)由固體(ti)(ti)變成液體(ti)(ti)，叫熔化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)。在(zai)這一過程(cheng)中需(xu)消耗(hao)大量(liang)的電能(neng)。據電熔凝氧化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)鎂(mei)(mei)生(sheng)產者(zhe)對用(yong)(yong)水(shui)鎂(mei)(mei)石作原料生(sheng)產電熔凝氧化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)鎂(mei)(mei)的熱(re)(re)(re)平衡的衡算(suan)，熱(re)(re)(re)消耗(hao)的比例如下：氧化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)鎂(mei)(mei)晶體(ti)(ti)生(sheng)成熱(re)(re)(re)消耗(hao)值(zhi)(zhi)34.9%，渣皮消耗(hao)熱(re)(re)(re)值(zhi)(zhi)15.3%，散砂生(sheng)成熱(re)(re)(re)耗(hao)值(zhi)(zhi)3.0%，冷(leng)卻水(shui)耗(hao)熱(re)(re)(re)值(zhi)(zhi)8.4%，冷(leng)卻爐殼的水(shui)耗(hao)熱(re)(re)(re)值(zhi)(zhi)7.9%，爐子表面散熱(re)(re)(re)值(zhi)(zhi)6.4%，煙氣(qi)帶走熱(re)(re)(re)值(zhi)(zhi)28.8%。電能(neng)損失(shi)值(zhi)(zhi)3.2%，從這些統計數(shu)據可以看(kan)出(chu)，在(zai)電熔