電(dian)弧熔爐生產電(dian)熔氧化鎂的(de)工藝(yi)流程主(zhu)要包(bao)括(kuo)：原料配(pei)料、電(dian)弧熔融、破(po)碎、選(xuan)別、粉碎、篩別、磁選(xuan)、分(fen)類包(bao)裝(zhuang)等(deng)。

(1)原料

我(wo)國有豐富的(de)優質菱鎂(mei)(mei)(mei)礦石，氧化鎂(mei)(mei)(mei)含(han)量(liang)高，又易于(yu)開采，因此，被(bei)廣泛用(yong)作電熔氧化鎂(mei)(mei)(mei)的(de)原料(liao)。采用(yong)菱鎂(mei)(mei)(mei)石作原料(liao)，碳酸(suan)鎂(mei)(mei)(mei)分解產(chan)生CO2氣(qi)體，由于(yu)有大量(liang)氣(qi)體從爐內排(pai)出影響著電熔過程的(de)進行：

MgCO3→MgO+CO2↑

對電熔氧化鎂的(de)結晶(jing)帶(dai)的(de)形成(cheng)均有不利影(ying)響，由于大量塵(chen)料飛損，使物料損耗和能量消(xiao)耗增(zeng)高，也惡化了車間生產環境。但由于優質菱(ling)鎂礦(kuang)石容易獲得(de)，價格很低廉，所(suo)以，仍是我國電熔氧化鎂用得(de)最(zui)多最(zui)廣泛(fan)的(de)原料。

(2)配料

①菱鎂(mei)礦。菱鎂(mei)礦石(shi)中(zhong)氧(yang)(yang)(yang)化(hua)鎂(mei)的(de)含量高(gao)低和化(hua)學成分直接影響(xiang)到電(dian)熔(rong)凝氧(yang)(yang)(yang)化(hua)鎂(mei)的(de)質(zhi)量，同時在電(dian)熔(rong)過程中(zhong)也直接影響(xiang)到電(dian)熔(rong)凝氧(yang)(yang)(yang)化(hua)鎂(mei)得(de)到的(de)品級比例(li)，因此，為了保證電(dian)熔(rong)凝氧(yang)(yang)(yang)化(hua)鎂(mei)的(de)質(zhi)量和品級比例(li)，必須(xu)對各種礦石(shi)進行適當(dang)的(de)配比后進行熔(rong)煉。

②水(shui)鎂(mei)(mei)(mei)石(shi)(shi)(shi)。我國(guo)的遼寧(ning)省(sheng)水(shui)鎂(mei)(mei)(mei)石(shi)(shi)(shi)的礦(kuang)源非常豐富，水(shui)鎂(mei)(mei)(mei)石(shi)(shi)(shi)中氧化(hua)鎂(mei)(mei)(mei)含量(liang)高于菱鎂(mei)(mei)(mei)礦(kuang)石(shi)(shi)(shi)。它也是(shi)一(yi)種制(zhi)造電熔凝氧化(hua)鎂(mei)(mei)(mei)的原料，部分地(di)區水(shui)鎂(mei)(mei)(mei)石(shi)(shi)(shi)的化(hua)學成分見表(biao)2。

表2水鎂石的(de)化(hua)學成分(fen)/%

③輕(qing)燒氧化鎂。以(yi)輕(qing)燒氧化鎂作為電熔(rong)氧化鎂原料，可以(yi)使生產(chan)環境得到改(gai)善，可以(yi)降(jiang)低(di)運輸(shu)費(fei)用。由于電熔(rong)時排出氣體少，成分也較均勻，對提高電熔(rong)氧化鎂質量有利。

我國有一(yi)些電(dian)(dian)熔(rong)凝氧(yang)化鎂(mei)以(yi)(yi)輕燒氧(yang)化鎂(mei)制成(cheng)球(qiu)料(liao)入爐電(dian)(dian)熔(rong)。輕燒氧(yang)化鎂(mei)的(de)(de)氧(yang)化鎂(mei)含(han)量達到(dao)98%，以(yi)(yi)此料(liao)能生產(chan)出(chu)白(bai)色(se)大結晶(jing)電(dian)(dian)熔(rong)氧(yang)化鎂(mei)。但(dan)由于成(cheng)球(qiu)費(fei)用高，影響生產(chan)成(cheng)本(ben)。目前，有的(de)(de)廠家采用反射爐輕燒氧(yang)化鎂(mei)，以(yi)(yi)一(yi)定的(de)(de)粒(li)度(du)加(jia)入熔(rong)爐電(dian)(dian)熔(rong)，電(dian)(dian)熔(rong)氧(yang)化鎂(mei)的(de)(de)質量比用菱鎂(mei)礦(kuang)石好，成(cheng)本(ben)又比用球(qiu)料(liao)作原料(liao)時(shi)便宜，因而得(de)到(dao)了(le)一(yi)定的(de)(de)推廣。

④燒結(jie)鎂(mei)(mei)(mei)砂(sha)(sha)。為了某些電熔(rong)凝(ning)氧(yang)化鎂(mei)(mei)(mei)的(de)(de)(de)特殊要求，有時必須在(zai)電熔(rong)過程中(zhong)采(cai)(cai)用(yong)燒結(jie)鎂(mei)(mei)(mei)砂(sha)(sha)作為電熔(rong)原料(liao)，如(ru)采(cai)(cai)用(yong)海水(shui)鎂(mei)(mei)(mei)砂(sha)(sha)作為電熔(rong)原料(liao)，一(yi)般首先利用(yong)處理海水(shui)和(he)石(shi)灰乳作用(yong)生產氫氧(yang)化鎂(mei)(mei)(mei)，將氫氧(yang)化鎂(mei)(mei)(mei)煅(duan)燒成輕(qing)(qing)燒氧(yang)化鎂(mei)(mei)(mei)。用(yong)其他方法(fa)也(ye)可(ke)以制得輕(qing)(qing)燒氧(yang)化鎂(mei)(mei)(mei)(詳見(jian)工業氧(yang)化鎂(mei)(mei)(mei)的(de)(de)(de)制取(qu)方法(fa))，采(cai)(cai)用(yong)輕(qing)(qing)燒氧(yang)化鎂(mei)(mei)(mei)作為原料(liao)生產電熔(rong)凝(ning)氧(yang)化鎂(mei)(mei)(mei)。奧絲脫(AusT)和(he)拉特爾(er)(Ruttere)等研究認為，極(ji)少量(liang)的(de)(de)(de)雜(za)質氣體(ti)(相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang))也(ye)屬于晶(jing)體(ti)的(de)(de)(de)雜(za)質，可(ke)明顯(xian)影響晶(jing)粒的(de)(de)(de)長(chang)大(da)。因(yin)為雜(za)質相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)的(de)(de)(de)作用(yong)在(zai)于增加(jia)晶(jing)界(jie)(jie)運(yun)動所需的(de)(de)(de)能量(liang)。當(dang)晶(jing)界(jie)(jie)與(yu)第二(er)(er)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)遇時，晶(jing)體(ti)能量(liang)降(jiang)低，其降(jiang)低量(liang)與(yu)第二(er)(er)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)橫截(jie)面(mian)積成正比(bi)，所以必須提高晶(jing)界(jie)(jie)能，晶(jing)界(jie)(jie)才能離開(kai)第二(er)(er)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)繼續運(yun)動。并(bing)且當(dang)晶(jing)界(jie)(jie)與(yu)第二(er)(er)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)遇時，與(yu)第二(er)(er)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)橫截(jie)面(mian)積相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)等的(de)(de)(de)晶(jing)界(jie)(jie)必須變(bian)形，第二(er)(er)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)數量(liang)愈(yu)多，晶(jing)粒長(chang)大(da)的(de)(de)(de)極(ji)限尺寸愈(yu)小。

另一方面為了降低電熔凝氧(yang)化(hua)鎂(mei)(mei)(mei)的(de)顯(xian)氣(qi)孔率，也應(ying)盡量減(jian)少(shao)原料氧(yang)化(hua)鎂(mei)(mei)(mei)的(de)氣(qi)體排出(chu)，因(yin)此，采用燒結鎂(mei)(mei)(mei)砂電熔有其顯(xian)著優點。

⑤電熔氧(yang)化鎂(mei)單晶的化學原料質量要求：

(3)電弧熔融

這(zhe)些特(te)性是(shi)同原子和(he)分子的(de)(de)(de)量子力學本性如離子半(ban)徑的(de)(de)(de)尺寸，離子的(de)(de)(de)電位(wei)數值，離子的(de)(de)(de)電子外(wai)層(ceng)結(jie)構等相(xiang)關聯。而氧(yang)化(hua)鎂的(de)(de)(de)離子尺寸、質量和(he)電荷、陽(yang)離子和(he)陰離子之間的(de)(de)(de)結(jie)合特(te)性和(he)強度、離子的(de)(de)(de)極化(hua)作用、結(jie)晶構造等決定(ding)它是(shi)一高熔點化(hua)合物(wu)。

氧化鎂的(de)熔(rong)點(dian)和(he)結構參數：陽離子(zi)半徑0.074mm;陰(yin)離子(zi)半徑0.53mm;結構類(lei)型(xing)NaCl;配位數6;有效配位數8.5;密度3.65g/cm3;熔(rong)點(dian)2800℃。

電(dian)熔(rong)(rong)(rong)凝氧(yang)化(hua)(hua)鎂(mei)制造的(de)(de)最重要(yao)過(guo)(guo)程是由(you)各(ge)種鎂(mei)質原(yuan)料(liao)，通過(guo)(guo)各(ge)種形式的(de)(de)加熱(re)方(fang)法產生(sheng)高溫使(shi)(shi)鎂(mei)質材(cai)料(liao)(MgO)熔(rong)(rong)(rong)化(hua)(hua)，變成氧(yang)化(hua)(hua)鎂(mei)熔(rong)(rong)(rong)體(ti)。要(yao)使(shi)(shi)氧(yang)化(hua)(hua)鎂(mei)熔(rong)(rong)(rong)融(rong)，必須消耗大(da)量(liang)的(de)(de)熱(re)能，以克服離子(zi)間的(de)(de)引力。通過(guo)(guo)強大(da)電(dian)弧產生(sheng)高溫而(er)熔(rong)(rong)(rong)化(hua)(hua)氧(yang)化(hua)(hua)鎂(mei)的(de)(de)方(fang)法叫(jiao)做電(dian)弧熔(rong)(rong)(rong)融(rong)法。這(zhe)個融(rong)化(hua)(hua)過(guo)(guo)程一般包括熱(re)的(de)(de)傳導、脫水、脫碳、熔(rong)(rong)(rong)化(hua)(hua)、析晶、晶體(ti)長大(da)等一系列物理化(hua)(hua)學變化(hua)(hua)的(de)(de)過(guo)(guo)程。

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

Mg(OH)2→MgO+H2O

②脫(tuo)碳(tan)(tan)過程(cheng)。用(yong)菱(ling)(ling)鎂(mei)礦作(zuo)為(wei)原料時有一(yi)個(ge)脫(tuo)碳(tan)(tan)過程(cheng)，脫(tuo)碳(tan)(tan)過程(cheng)包括兩個(ge)方面(mian)。一(yi)方面(mian)是菱(ling)(ling)鎂(mei)礦石的(de)熱分解，菱(ling)(ling)鎂(mei)礦石的(de)主(zhu)要成分是碳(tan)(tan)酸鎂(mei)(MgCO3):

MgCO3→MgO+CO2

另一方面，由于在(zai)(zai)電(dian)熔過程(cheng)中(zhong)(zhong)往往在(zai)(zai)原(yuan)料氧化鎂中(zhong)(zhong)加入石(shi)墨粉末添加物(助劑(ji))，在(zai)(zai)電(dian)熔爐起動過程(cheng)中(zhong)(zhong)需在(zai)(zai)三電(dian)極(ji)(石(shi)墨電(dian)極(ji))的(de)下端用(yong)石(shi)墨粉末鋪成(cheng)三角(jiao)形或(huo)星形導線(xian)路，在(zai)(zai)通電(dian)過程(cheng)中(zhong)(zhong)受熱燒(shao)損或(huo)完(wan)全燃燒(shao)除去石(shi)墨。

C+O2→CO2↑

③熔(rong)(rong)化過(guo)程(cheng)。熔(rong)(rong)化過(guo)程(cheng)即氧化鎂(mei)(mei)中(zhong)鎂(mei)(mei)離子(zi)和(he)氧離子(zi)在(zai)強(qiang)電(dian)(dian)弧(hu)產(chan)生(sheng)的(de)(de)(de)熱(re)(re)能(neng)(neng)(neng)作(zuo)用下(xia)，克服單晶(jing)體(ti)(ti)中(zhong)的(de)(de)(de)晶(jing)格能(neng)(neng)(neng)的(de)(de)(de)束縛，變(bian)成能(neng)(neng)(neng)自由(you)運動(dong)的(de)(de)(de)過(guo)程(cheng)。也就(jiu)是(shi)說，氧化鎂(mei)(mei)加熱(re)(re)到(dao)一(yi)定溫度(熔(rong)(rong)點)就(jiu)會由(you)固體(ti)(ti)變(bian)成液(ye)體(ti)(ti)，叫熔(rong)(rong)化。在(zai)這一(yi)過(guo)程(cheng)中(zhong)需(xu)消(xiao)耗(hao)大量的(de)(de)(de)電(dian)(dian)能(neng)(neng)(neng)。據電(dian)(dian)熔(rong)(rong)凝氧化鎂(mei)(mei)生(sheng)產(chan)者對(dui)用水鎂(mei)(mei)石作(zuo)原料(liao)生(sheng)產(chan)電(dian)(dian)熔(rong)(rong)凝氧化鎂(mei)(mei)的(de)(de)(de)熱(re)(re)平衡(heng)的(de)(de)(de)衡(heng)算，熱(re)(re)消(xiao)耗(hao)的(de)(de)(de)比例如下(xia)：氧化鎂(mei)(mei)晶(jing)體(ti)(ti)生(sheng)成熱(re)(re)消(xiao)耗(hao)值34.9%，渣皮消(xiao)耗(hao)熱(re)(re)值15.3%，散(san)砂生(sheng)成熱(re)(re)耗(hao)值3.0%，冷(leng)卻(que)水耗(hao)熱(re)(re)值8.4%，冷(leng)卻(que)爐(lu)殼的(de)(de)(de)水耗(hao)熱(re)(re)值7.9%，爐(lu)子(zi)表(biao)面散(san)熱(re)(re)值6.4%，煙(yan)氣帶走熱(re)(re)值28.8%。電(dian)(dian)能(neng)(neng)(neng)損(sun)失值3.2%，從這些統計數(shu)據可(ke)以看出，在(zai)電(dian)(dian)熔(rong)(rong)