電弧(hu)熔(rong)爐(lu)生產電熔(rong)氧化鎂的工藝流程主要包括：原料配(pei)料、電弧(hu)熔(rong)融、破碎(sui)(sui)、選(xuan)別(bie)、粉(fen)碎(sui)(sui)、篩(shai)別(bie)、磁選(xuan)、分類包裝(zhuang)等。

(1)原料

我(wo)國有豐(feng)富的(de)優質菱鎂(mei)礦石(shi)，氧化(hua)鎂(mei)含量高，又易于開采，因(yin)此，被廣泛(fan)用(yong)作(zuo)電熔氧化(hua)鎂(mei)的(de)原料。采用(yong)菱鎂(mei)石(shi)作(zuo)原料，碳酸鎂(mei)分解產(chan)生CO2氣(qi)體，由于有大量氣(qi)體從(cong)爐內排出影響(xiang)著電熔過程的(de)進(jin)行(xing)：

MgCO3→MgO+CO2↑

對電熔氧化鎂(mei)的結(jie)晶帶的形成(cheng)均有不利影響，由于(yu)大量塵料(liao)(liao)飛損(sun)，使物(wu)料(liao)(liao)損(sun)耗(hao)和能量消耗(hao)增(zeng)高，也(ye)惡(e)化了(le)車(che)間生產(chan)環境(jing)。但由于(yu)優質菱鎂(mei)礦石容(rong)易(yi)獲得(de)，價(jia)格很低廉，所以，仍是我(wo)國(guo)電熔氧化鎂(mei)用得(de)最多最廣泛的原料(liao)(liao)。

(2)配料

①菱(ling)鎂(mei)(mei)礦。菱(ling)鎂(mei)(mei)礦石中氧化鎂(mei)(mei)的含量(liang)(liang)高低(di)和(he)化學成分(fen)直接(jie)影(ying)響到電(dian)熔(rong)(rong)凝(ning)氧化鎂(mei)(mei)的質量(liang)(liang)，同(tong)時在電(dian)熔(rong)(rong)過程中也直接(jie)影(ying)響到電(dian)熔(rong)(rong)凝(ning)氧化鎂(mei)(mei)得到的品(pin)級(ji)比(bi)(bi)例，因此，為了保證電(dian)熔(rong)(rong)凝(ning)氧化鎂(mei)(mei)的質量(liang)(liang)和(he)品(pin)級(ji)比(bi)(bi)例，必須對各種礦石進行適當(dang)的配比(bi)(bi)后(hou)進行熔(rong)(rong)煉。

②水(shui)鎂(mei)(mei)(mei)石。我國的(de)(de)遼寧省水(shui)鎂(mei)(mei)(mei)石的(de)(de)礦(kuang)源非常豐富(fu)，水(shui)鎂(mei)(mei)(mei)石中氧化鎂(mei)(mei)(mei)含(han)量高于菱(ling)鎂(mei)(mei)(mei)礦(kuang)石。它也是一種制造電熔(rong)凝(ning)氧化鎂(mei)(mei)(mei)的(de)(de)原料，部分(fen)地區水(shui)鎂(mei)(mei)(mei)石的(de)(de)化學成分(fen)見表2。

表2水鎂石的化(hua)學成分/%

③輕燒氧(yang)化(hua)鎂。以(yi)(yi)輕燒氧(yang)化(hua)鎂作為(wei)電(dian)熔氧(yang)化(hua)鎂原料，可(ke)以(yi)(yi)使生產環境得到改(gai)善，可(ke)以(yi)(yi)降低運(yun)輸(shu)費(fei)用。由于電(dian)熔時排出氣體少(shao)，成(cheng)分也較均勻，對提(ti)高電(dian)熔氧(yang)化(hua)鎂質量有利。

我國有一(yi)些電(dian)(dian)(dian)熔(rong)(rong)(rong)凝氧(yang)化(hua)(hua)鎂(mei)以輕燒(shao)氧(yang)化(hua)(hua)鎂(mei)制成球(qiu)(qiu)料入爐(lu)電(dian)(dian)(dian)熔(rong)(rong)(rong)。輕燒(shao)氧(yang)化(hua)(hua)鎂(mei)的(de)氧(yang)化(hua)(hua)鎂(mei)含(han)量達到98%，以此料能生(sheng)產(chan)出白(bai)色大(da)結(jie)晶電(dian)(dian)(dian)熔(rong)(rong)(rong)氧(yang)化(hua)(hua)鎂(mei)。但由于成球(qiu)(qiu)費(fei)用(yong)高，影響生(sheng)產(chan)成本(ben)。目前，有的(de)廠家采用(yong)反(fan)射(she)爐(lu)輕燒(shao)氧(yang)化(hua)(hua)鎂(mei)，以一(yi)定(ding)的(de)粒度(du)加(jia)入熔(rong)(rong)(rong)爐(lu)電(dian)(dian)(dian)熔(rong)(rong)(rong)，電(dian)(dian)(dian)熔(rong)(rong)(rong)氧(yang)化(hua)(hua)鎂(mei)的(de)質量比用(yong)菱(ling)鎂(mei)礦石(shi)好(hao)，成本(ben)又比用(yong)球(qiu)(qiu)料作原料時便宜，因而(er)得到了一(yi)定(ding)的(de)推廣。

④燒(shao)(shao)結鎂(mei)(mei)砂(sha)。為(wei)了某些電熔凝氧(yang)化(hua)鎂(mei)(mei)的(de)(de)特殊要(yao)求，有(you)時必(bi)須(xu)在電熔過(guo)程中采用(yong)燒(shao)(shao)結鎂(mei)(mei)砂(sha)作為(wei)電熔原(yuan)料(liao)，如(ru)采用(yong)海水鎂(mei)(mei)砂(sha)作為(wei)電熔原(yuan)料(liao)，一般首先利用(yong)處理海水和石灰(hui)乳(ru)作用(yong)生產氫氧(yang)化(hua)鎂(mei)(mei)，將氫氧(yang)化(hua)鎂(mei)(mei)煅(duan)燒(shao)(shao)成(cheng)輕燒(shao)(shao)氧(yang)化(hua)鎂(mei)(mei)。用(yong)其他(ta)方(fang)法也(ye)可以制(zhi)得輕燒(shao)(shao)氧(yang)化(hua)鎂(mei)(mei)(詳(xiang)見工業氧(yang)化(hua)鎂(mei)(mei)的(de)(de)制(zhi)取方(fang)法)，采用(yong)輕燒(shao)(shao)氧(yang)化(hua)鎂(mei)(mei)作為(wei)原(yuan)料(liao)生產電熔凝氧(yang)化(hua)鎂(mei)(mei)。奧絲脫(AusT)和拉特爾(Ruttere)等研究認為(wei)，極(ji)少量(liang)的(de)(de)雜質氣體(相(xiang)(xiang))也(ye)屬(shu)于晶體的(de)(de)雜質，可明顯(xian)影響晶粒的(de)(de)長大。因為(wei)雜質相(xiang)(xiang)的(de)(de)作用(yong)在于增加晶界(jie)運動所需的(de)(de)能(neng)量(liang)。當晶界(jie)與(yu)(yu)第(di)二(er)(er)(er)相(xiang)(xiang)相(xiang)(xiang)遇時，晶體能(neng)量(liang)降(jiang)低，其降(jiang)低量(liang)與(yu)(yu)第(di)二(er)(er)(er)相(xiang)(xiang)橫截面積(ji)成(cheng)正比，所以必(bi)須(xu)提高晶界(jie)能(neng)，晶界(jie)才能(neng)離開第(di)二(er)(er)(er)相(xiang)(xiang)繼續運動。并且(qie)當晶界(jie)與(yu)(yu)第(di)二(er)(er)(er)相(xiang)(xiang)相(xiang)(xiang)遇時，與(yu)(yu)第(di)二(er)(er)(er)相(xiang)(xiang)橫截面積(ji)相(xiang)(xiang)等的(de)(de)晶界(jie)必(bi)須(xu)變形，第(di)二(er)(er)(er)相(xiang)(xiang)數量(liang)愈多，晶粒長大的(de)(de)極(ji)限尺寸愈小。

另(ling)一方面為了降低電熔凝氧化(hua)鎂(mei)的顯氣(qi)孔(kong)率，也應盡量減少原(yuan)料氧化(hua)鎂(mei)的氣(qi)體排出，因(yin)此，采用燒結鎂(mei)砂電熔有(you)其顯著優點。

⑤電熔氧化(hua)鎂單晶的(de)化(hua)學原料質量要求(qiu)：

(3)電弧熔融

這(zhe)些特性(xing)是(shi)同(tong)原子(zi)(zi)和分子(zi)(zi)的(de)(de)(de)量子(zi)(zi)力學本性(xing)如離(li)子(zi)(zi)半徑的(de)(de)(de)尺寸，離(li)子(zi)(zi)的(de)(de)(de)電(dian)位(wei)數值，離(li)子(zi)(zi)的(de)(de)(de)電(dian)子(zi)(zi)外層結(jie)構(gou)等相關(guan)聯(lian)。而氧化鎂的(de)(de)(de)離(li)子(zi)(zi)尺寸、質量和電(dian)荷(he)、陽離(li)子(zi)(zi)和陰離(li)子(zi)(zi)之間的(de)(de)(de)結(jie)合特性(xing)和強度、離(li)子(zi)(zi)的(de)(de)(de)極化作(zuo)用、結(jie)晶構(gou)造等決定它是(shi)一高熔點(dian)化合物。

氧化鎂的熔點和結構(gou)參數：陽離子(zi)半徑0.074mm;陰離子(zi)半徑0.53mm;結構(gou)類型NaCl;配位數6;有(you)效配位數8.5;密度3.65g/cm3;熔點2800℃。

電(dian)熔(rong)(rong)凝氧化(hua)(hua)(hua)(hua)鎂制造(zao)的最重(zhong)要(yao)過程是由各種鎂質(zhi)原料，通過各種形式的加熱方法(fa)產(chan)生(sheng)(sheng)高(gao)(gao)溫(wen)使(shi)鎂質(zhi)材料(MgO)熔(rong)(rong)化(hua)(hua)(hua)(hua)，變成氧化(hua)(hua)(hua)(hua)鎂熔(rong)(rong)體。要(yao)使(shi)氧化(hua)(hua)(hua)(hua)鎂熔(rong)(rong)融，必須消耗大量的熱能，以克服離子間的引力。通過強(qiang)大電(dian)弧(hu)產(chan)生(sheng)(sheng)高(gao)(gao)溫(wen)而熔(rong)(rong)化(hua)(hua)(hua)(hua)氧化(hua)(hua)(hua)(hua)鎂的方法(fa)叫做(zuo)電(dian)弧(hu)熔(rong)(rong)融法(fa)。這個(ge)融化(hua)(hua)(hua)(hua)過程一(yi)(yi)般包(bao)括熱的傳導、脫(tuo)水、脫(tuo)碳、熔(rong)(rong)化(hua)(hua)(hua)(hua)、析(xi)晶(jing)、晶(jing)體長大等一(yi)(yi)系列物(wu)理化(hua)(hua)(hua)(hua)學變化(hua)(hua)(hua)(hua)的過程。

①脫(tuo)(tuo)水(shui)(shui)過(guo)程。用水(shui)(shui)鎂石(shi)作原料有一脫(tuo)(tuo)水(shui)(shui)過(guo)程。水(shui)(shui)鎂石(shi)的主要(yao)成分是氫氧(yang)化鎂Mg(OH)2。其脫(tuo)(tuo)水(shui)(shui)過(guo)程是：

Mg(OH)2→MgO+H2O

②脫(tuo)碳(tan)過程。用菱(ling)鎂(mei)礦作為原料時有一個(ge)脫(tuo)碳(tan)過程，脫(tuo)碳(tan)過程包括兩個(ge)方面。一方面是菱(ling)鎂(mei)礦石(shi)的(de)熱(re)分(fen)解，菱(ling)鎂(mei)礦石(shi)的(de)主要成分(fen)是碳(tan)酸鎂(mei)(MgCO3):

MgCO3→MgO+CO2

另一方面，由于在(zai)電(dian)熔過(guo)(guo)程中(zhong)往往在(zai)原料氧化(hua)鎂(mei)中(zhong)加入(ru)石墨(mo)(mo)粉末(mo)添加物(助劑(ji))，在(zai)電(dian)熔爐起動過(guo)(guo)程中(zhong)需(xu)在(zai)三(san)(san)電(dian)極(石墨(mo)(mo)電(dian)極)的下(xia)端用石墨(mo)(mo)粉末(mo)鋪成三(san)(san)角形(xing)或(huo)星形(xing)導線路，在(zai)通電(dian)過(guo)(guo)程中(zhong)受(shou)熱燒損(sun)或(huo)完全燃燒除去石墨(mo)(mo)。

C+O2→CO2↑

③熔(rong)(rong)化(hua)(hua)過程。熔(rong)(rong)化(hua)(hua)過程即氧(yang)(yang)化(hua)(hua)鎂(mei)(mei)(mei)中鎂(mei)(mei)(mei)離子和氧(yang)(yang)離子在強電(dian)(dian)弧產(chan)生的(de)(de)熱(re)(re)能(neng)作(zuo)用下(xia)，克服(fu)單晶體中的(de)(de)晶格能(neng)的(de)(de)束(shu)縛，變(bian)成(cheng)(cheng)能(neng)自由(you)運(yun)動的(de)(de)過程。也就(jiu)是說，氧(yang)(yang)化(hua)(hua)鎂(mei)(mei)(mei)加熱(re)(re)到一定溫度(du)(熔(rong)(rong)點)就(jiu)會由(you)固體變(bian)成(cheng)(cheng)液體，叫熔(rong)(rong)化(hua)(hua)。在這一過程中需消(xiao)耗(hao)(hao)大量(liang)的(de)(de)電(dian)(dian)能(neng)。據(ju)電(dian)(dian)熔(rong)(rong)凝氧(yang)(yang)化(hua)(hua)鎂(mei)(mei)(mei)生產(chan)者(zhe)對用水鎂(mei)(mei)(mei)石(shi)作(zuo)原料生產(chan)電(dian)(dian)熔(rong)(rong)凝氧(yang)(yang)化(hua)(hua)鎂(mei)(mei)(mei)的(de)(de)熱(re)(re)平衡的(de)(de)衡算，熱(re)(re)消(xiao)耗(hao)(hao)的(de)(de)比(bi)例(li)如下(xia)：氧(yang)(yang)化(hua)(hua)鎂(mei)(mei)(mei)晶體生成(cheng)(cheng)熱(re)(re)消(xiao)耗(hao)(hao)值(zhi)34.9%，渣皮消(xiao)耗(hao)(hao)熱(re)(re)值(zhi)15.3%，散(san)砂生成(cheng)(cheng)熱(re)(re)耗(hao)(hao)值(zhi)3.0%，冷(leng)卻水耗(hao)(hao)熱(re)(re)值(zhi)8.4%，冷(leng)卻爐殼(ke)的(de)(de)水耗(hao)(hao)熱(re)(re)值(zhi)7.9%，爐子表面散(san)熱(re)(re)值(zhi)6.4%，煙氣帶走熱(re)(re)值(zhi)28.8%。電(dian)(dian)能(neng)損失值(zhi)3.2%，從這些統計數據(ju)可(ke)以看出，在電(dian)(dian)熔(rong)(rong)