電弧熔爐生(sheng)產電熔氧化鎂的工藝流(liu)程主要包括：原料配料、電弧熔融(rong)、破碎、選別(bie)、粉碎、篩別(bie)、磁選、分類包裝等。

(1)原料

我(wo)國有(you)豐富的優質菱(ling)鎂(mei)礦石，氧化(hua)鎂(mei)含量高，又易于開采(cai)，因此(ci)，被廣(guang)泛(fan)用作電熔氧化(hua)鎂(mei)的原料。采(cai)用菱(ling)鎂(mei)石作原料，碳酸鎂(mei)分解產生CO2氣體，由(you)于有(you)大量氣體從爐內排出影響著電熔過程(cheng)的進行：

MgCO3→MgO+CO2↑

對電(dian)熔氧化(hua)鎂的(de)結晶(jing)帶的(de)形成均有不(bu)利影響，由于大量(liang)塵料飛損，使物料損耗和能量(liang)消耗增高，也惡化(hua)了車間生產環境(jing)。但(dan)由于優(you)質(zhi)菱鎂礦石(shi)容易獲得(de)，價格很低廉，所(suo)以(yi)，仍(reng)是(shi)我國電(dian)熔氧化(hua)鎂用得(de)最多最廣泛的(de)原料。

(2)配料

①菱鎂礦。菱鎂礦石(shi)中(zhong)氧化(hua)鎂的含量(liang)高低和化(hua)學成分直(zhi)接影響到(dao)電熔(rong)凝(ning)氧化(hua)鎂的質(zhi)量(liang)，同時在電熔(rong)過程中(zhong)也直(zhi)接影響到(dao)電熔(rong)凝(ning)氧化(hua)鎂得到(dao)的品級比例，因此，為(wei)了(le)保證(zheng)電熔(rong)凝(ning)氧化(hua)鎂的質(zhi)量(liang)和品級比例，必須對各種(zhong)礦石(shi)進(jin)行適當的配比后進(jin)行熔(rong)煉。

②水(shui)(shui)鎂(mei)(mei)石(shi)。我國的遼寧省水(shui)(shui)鎂(mei)(mei)石(shi)的礦源非常豐富，水(shui)(shui)鎂(mei)(mei)石(shi)中氧(yang)化(hua)(hua)鎂(mei)(mei)含量(liang)高于菱鎂(mei)(mei)礦石(shi)。它(ta)也是一種制造(zao)電熔(rong)凝(ning)氧(yang)化(hua)(hua)鎂(mei)(mei)的原(yuan)料，部分(fen)地區水(shui)(shui)鎂(mei)(mei)石(shi)的化(hua)(hua)學成分(fen)見表(biao)2。

表2水鎂石的(de)化學成分/%

③輕燒氧化(hua)鎂。以(yi)輕燒氧化(hua)鎂作為(wei)電熔氧化(hua)鎂原(yuan)料，可(ke)以(yi)使生產環(huan)境得(de)到改善，可(ke)以(yi)降低運輸費用。由于電熔時排出氣體少，成分也(ye)較均勻，對提高電熔氧化(hua)鎂質(zhi)量有利。

我國有一(yi)(yi)些(xie)電(dian)(dian)熔(rong)(rong)凝氧化鎂(mei)以輕燒氧化鎂(mei)制成(cheng)球料入爐(lu)電(dian)(dian)熔(rong)(rong)。輕燒氧化鎂(mei)的(de)氧化鎂(mei)含量(liang)達(da)到(dao)98%，以此料能生(sheng)產(chan)出白色大結(jie)晶電(dian)(dian)熔(rong)(rong)氧化鎂(mei)。但由于成(cheng)球費(fei)用(yong)(yong)高，影響生(sheng)產(chan)成(cheng)本。目前，有的(de)廠家采用(yong)(yong)反射爐(lu)輕燒氧化鎂(mei)，以一(yi)(yi)定的(de)粒度加入熔(rong)(rong)爐(lu)電(dian)(dian)熔(rong)(rong)，電(dian)(dian)熔(rong)(rong)氧化鎂(mei)的(de)質量(liang)比用(yong)(yong)菱(ling)鎂(mei)礦石好(hao)，成(cheng)本又(you)比用(yong)(yong)球料作(zuo)原料時便(bian)宜(yi)，因而得(de)到(dao)了一(yi)(yi)定的(de)推廣。

④燒結鎂(mei)砂。為了某(mou)些電(dian)(dian)(dian)熔(rong)凝(ning)氧化(hua)鎂(mei)的(de)(de)特殊(shu)要求(qiu)，有時(shi)(shi)必須(xu)在(zai)電(dian)(dian)(dian)熔(rong)過程(cheng)中采(cai)用(yong)(yong)(yong)燒結鎂(mei)砂作(zuo)為電(dian)(dian)(dian)熔(rong)原料，如(ru)采(cai)用(yong)(yong)(yong)海水鎂(mei)砂作(zuo)為電(dian)(dian)(dian)熔(rong)原料，一般(ban)首先利(li)用(yong)(yong)(yong)處理海水和石灰乳(ru)作(zuo)用(yong)(yong)(yong)生(sheng)產氫氧化(hua)鎂(mei)，將氫氧化(hua)鎂(mei)煅燒成輕(qing)燒氧化(hua)鎂(mei)。用(yong)(yong)(yong)其(qi)他方(fang)(fang)法也可(ke)以(yi)制得輕(qing)燒氧化(hua)鎂(mei)(詳見(jian)工業(ye)氧化(hua)鎂(mei)的(de)(de)制取方(fang)(fang)法)，采(cai)用(yong)(yong)(yong)輕(qing)燒氧化(hua)鎂(mei)作(zuo)為原料生(sheng)產電(dian)(dian)(dian)熔(rong)凝(ning)氧化(hua)鎂(mei)。奧絲脫(AusT)和拉特爾(er)(Ruttere)等研究認為，極少(shao)量的(de)(de)雜質(zhi)氣(qi)體(相(xiang)(xiang))也屬于晶(jing)(jing)體的(de)(de)雜質(zhi)，可(ke)明(ming)顯影響晶(jing)(jing)粒的(de)(de)長大。因為雜質(zhi)相(xiang)(xiang)的(de)(de)作(zuo)用(yong)(yong)(yong)在(zai)于增加(jia)晶(jing)(jing)界(jie)(jie)運動(dong)所需(xu)的(de)(de)能(neng)量。當晶(jing)(jing)界(jie)(jie)與第二相(xiang)(xiang)相(xiang)(xiang)遇(yu)時(shi)(shi)，晶(jing)(jing)體能(neng)量降低，其(qi)降低量與第二相(xiang)(xiang)橫(heng)截面積成正比，所以(yi)必須(xu)提高晶(jing)(jing)界(jie)(jie)能(neng)，晶(jing)(jing)界(jie)(jie)才能(neng)離開第二相(xiang)(xiang)繼續運動(dong)。并且當晶(jing)(jing)界(jie)(jie)與第二相(xiang)(xiang)相(xiang)(xiang)遇(yu)時(shi)(shi)，與第二相(xiang)(xiang)橫(heng)截面積相(xiang)(xiang)等的(de)(de)晶(jing)(jing)界(jie)(jie)必須(xu)變形，第二相(xiang)(xiang)數量愈多，晶(jing)(jing)粒長大的(de)(de)極限尺寸愈小。

另一方面為了降低電熔凝(ning)氧化鎂的顯氣(qi)孔率(lv)，也(ye)應盡量(liang)減少原料(liao)氧化鎂的氣(qi)體排出(chu)，因此，采(cai)用燒結鎂砂電熔有(you)其(qi)顯著優點。

⑤電(dian)熔氧化(hua)鎂單晶的化(hua)學原料質量要求：

(3)電弧熔融

這些特性(xing)是(shi)同原子(zi)(zi)和(he)分(fen)子(zi)(zi)的(de)(de)量子(zi)(zi)力學(xue)本性(xing)如離(li)(li)子(zi)(zi)半徑的(de)(de)尺寸，離(li)(li)子(zi)(zi)的(de)(de)電(dian)位(wei)數值(zhi)，離(li)(li)子(zi)(zi)的(de)(de)電(dian)子(zi)(zi)外層結(jie)(jie)構等(deng)相關(guan)聯。而氧化鎂的(de)(de)離(li)(li)子(zi)(zi)尺寸、質量和(he)電(dian)荷、陽(yang)離(li)(li)子(zi)(zi)和(he)陰離(li)(li)子(zi)(zi)之(zhi)間的(de)(de)結(jie)(jie)合特性(xing)和(he)強度、離(li)(li)子(zi)(zi)的(de)(de)極化作用、結(jie)(jie)晶構造等(deng)決定它是(shi)一高熔點(dian)化合物。

氧化鎂的熔(rong)點和結構(gou)參數(shu)(shu)：陽離(li)子(zi)半徑0.074mm;陰(yin)離(li)子(zi)半徑0.53mm;結構(gou)類型NaCl;配位數(shu)(shu)6;有效(xiao)配位數(shu)(shu)8.5;密(mi)度3.65g/cm3;熔(rong)點2800℃。

電熔(rong)凝氧(yang)化(hua)鎂(mei)(mei)制造的(de)(de)最(zui)重要(yao)過(guo)程(cheng)是由(you)各(ge)種鎂(mei)(mei)質原料(liao)，通過(guo)各(ge)種形(xing)式(shi)的(de)(de)加熱(re)(re)方法(fa)產(chan)生高(gao)溫使鎂(mei)(mei)質材料(liao)(MgO)熔(rong)化(hua)，變(bian)成(cheng)氧(yang)化(hua)鎂(mei)(mei)熔(rong)體。要(yao)使氧(yang)化(hua)鎂(mei)(mei)熔(rong)融，必須消耗大(da)(da)量的(de)(de)熱(re)(re)能(neng)，以克(ke)服離子間的(de)(de)引力。通過(guo)強(qiang)大(da)(da)電弧產(chan)生高(gao)溫而熔(rong)化(hua)氧(yang)化(hua)鎂(mei)(mei)的(de)(de)方法(fa)叫做(zuo)電弧熔(rong)融法(fa)。這個融化(hua)過(guo)程(cheng)一(yi)般包括熱(re)(re)的(de)(de)傳(chuan)導、脫(tuo)水(shui)、脫(tuo)碳、熔(rong)化(hua)、析晶、晶體長大(da)(da)等一(yi)系列物(wu)理化(hua)學變(bian)化(hua)的(de)(de)過(guo)程(cheng)。

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

Mg(OH)2→MgO+H2O

②脫碳(tan)過程。用菱(ling)鎂礦作為原(yuan)料時有一個脫碳(tan)過程，脫碳(tan)過程包括兩(liang)個方(fang)面。一方(fang)面是(shi)菱(ling)鎂礦石的(de)熱分(fen)(fen)解，菱(ling)鎂礦石的(de)主(zhu)要成分(fen)(fen)是(shi)碳(tan)酸(suan)鎂(MgCO3):

MgCO3→MgO+CO2

另一方(fang)面，由(you)于在電(dian)熔(rong)過(guo)程中往往在原料(liao)氧化鎂中加(jia)入石(shi)墨(mo)粉(fen)(fen)末(mo)(mo)添加(jia)物(助劑)，在電(dian)熔(rong)爐起動(dong)過(guo)程中需在三電(dian)極(石(shi)墨(mo)電(dian)極)的(de)下端(duan)用石(shi)墨(mo)粉(fen)(fen)末(mo)(mo)鋪成(cheng)三角形或星形導(dao)線路(lu)，在通電(dian)過(guo)程中受熱燒損或完全燃燒除去石(shi)墨(mo)。

C+O2→CO2↑

③熔(rong)化(hua)(hua)過(guo)(guo)程。熔(rong)化(hua)(hua)過(guo)(guo)程即氧(yang)化(hua)(hua)鎂中鎂離子和氧(yang)離子在(zai)強電(dian)(dian)弧產生(sheng)的(de)熱(re)(re)能作用下(xia)，克服單晶體中的(de)晶格能的(de)束縛，變成(cheng)(cheng)(cheng)能自由運動的(de)過(guo)(guo)程。也就是說(shuo)，氧(yang)化(hua)(hua)鎂加熱(re)(re)到一(yi)定溫度(熔(rong)點)就會由固(gu)體變成(cheng)(cheng)(cheng)液體，叫熔(rong)化(hua)(hua)。在(zai)這一(yi)過(guo)(guo)程中需消(xiao)耗(hao)(hao)大量的(de)電(dian)(dian)能。據電(dian)(dian)熔(rong)凝氧(yang)化(hua)(hua)鎂生(sheng)產者對(dui)用水(shui)鎂石作原(yuan)料生(sheng)產電(dian)(dian)熔(rong)凝氧(yang)化(hua)(hua)鎂的(de)熱(re)(re)平衡的(de)衡算(suan)，熱(re)(re)消(xiao)耗(hao)(hao)的(de)比例如下(xia)：氧(yang)化(hua)(hua)鎂晶體生(sheng)成(cheng)(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%，散砂生(sheng)成(cheng)(cheng)(cheng)熱(re)(re)耗(hao)(hao)值(zhi)3.0%，冷卻水(shui)耗(hao)(hao)熱(re)(re)值(zhi)8.4%，冷卻爐(lu)(lu)殼的(de)水(shui)耗(hao)(hao)熱(re)(re)值(zhi)7.9%，爐(lu)(lu)子表面散熱(re)(re)值(zhi)6.4%，煙氣(qi)帶走熱(re)(re)值(zhi)28.8%。電(dian)(dian)能損失(shi)值(zhi)3.2%，從這些統計數據可以看出(chu)，在(zai)電(dian)(dian)熔(rong)