電(dian)(dian)弧熔(rong)(rong)爐生產電(dian)(dian)熔(rong)(rong)氧化(hua)鎂的(de)工藝(yi)流程(cheng)主要包(bao)括(kuo)：原料配料、電(dian)(dian)弧熔(rong)(rong)融、破碎、選別(bie)、粉碎、篩(shai)別(bie)、磁選、分類包(bao)裝等。

(1)原料

我國有豐富的優質菱(ling)鎂(mei)礦(kuang)石，氧化鎂(mei)含(han)量高，又易于開采，因此，被廣泛用作(zuo)電熔(rong)氧化鎂(mei)的原(yuan)料。采用菱(ling)鎂(mei)石作(zuo)原(yuan)料，碳酸鎂(mei)分(fen)解產生CO2氣(qi)體(ti)，由于有大(da)量氣(qi)體(ti)從(cong)爐內排出影響著電熔(rong)過程的進行：

MgCO3→MgO+CO2↑

對電(dian)熔(rong)(rong)氧化(hua)(hua)鎂(mei)的(de)(de)結晶帶的(de)(de)形(xing)成均有不利影響(xiang)，由于大量(liang)塵(chen)料(liao)飛損，使物料(liao)損耗和能量(liang)消耗增高(gao)，也惡化(hua)(hua)了車間生產環境。但由于優質菱鎂(mei)礦石容易獲得(de)，價格很低廉，所以，仍是我國電(dian)熔(rong)(rong)氧化(hua)(hua)鎂(mei)用得(de)最多(duo)最廣泛的(de)(de)原料(liao)。

(2)配料

①菱(ling)鎂礦。菱(ling)鎂礦石中氧(yang)化鎂的含量(liang)高(gao)低和(he)化學成分直接影響到電(dian)熔(rong)凝(ning)(ning)氧(yang)化鎂的質(zhi)量(liang)，同時在電(dian)熔(rong)過程中也直接影響到電(dian)熔(rong)凝(ning)(ning)氧(yang)化鎂得到的品級比(bi)例，因此，為了保(bao)證(zheng)電(dian)熔(rong)凝(ning)(ning)氧(yang)化鎂的質(zhi)量(liang)和(he)品級比(bi)例，必須(xu)對(dui)各種礦石進行適(shi)當的配比(bi)后進行熔(rong)煉。

②水鎂石(shi)。我國(guo)的(de)遼(liao)寧省水鎂石(shi)的(de)礦(kuang)源非常豐富，水鎂石(shi)中氧化鎂含量高于菱鎂礦(kuang)石(shi)。它也是一種制造電(dian)熔(rong)凝(ning)氧化鎂的(de)原料(liao)，部分(fen)地區(qu)水鎂石(shi)的(de)化學成分(fen)見表2。

表2水鎂石的化學成(cheng)分/%

③輕燒氧(yang)化鎂。以輕燒氧(yang)化鎂作為(wei)電熔(rong)氧(yang)化鎂原(yuan)料(liao)，可(ke)以使生產環境得(de)到改善，可(ke)以降(jiang)低運輸(shu)費用。由于電熔(rong)時排出氣體少，成分也較均勻，對提高電熔(rong)氧(yang)化鎂質(zhi)量有利。

我國有一些電(dian)熔凝氧(yang)化(hua)(hua)鎂(mei)(mei)(mei)以(yi)輕(qing)燒(shao)氧(yang)化(hua)(hua)鎂(mei)(mei)(mei)制成(cheng)球(qiu)(qiu)料入(ru)爐電(dian)熔。輕(qing)燒(shao)氧(yang)化(hua)(hua)鎂(mei)(mei)(mei)的(de)氧(yang)化(hua)(hua)鎂(mei)(mei)(mei)含量(liang)達到98%，以(yi)此料能生產出白色大結晶電(dian)熔氧(yang)化(hua)(hua)鎂(mei)(mei)(mei)。但由于成(cheng)球(qiu)(qiu)費(fei)用(yong)高，影(ying)響生產成(cheng)本。目前(qian)，有的(de)廠(chang)家(jia)采用(yong)反射爐輕(qing)燒(shao)氧(yang)化(hua)(hua)鎂(mei)(mei)(mei)，以(yi)一定的(de)粒度(du)加入(ru)熔爐電(dian)熔，電(dian)熔氧(yang)化(hua)(hua)鎂(mei)(mei)(mei)的(de)質量(liang)比用(yong)菱(ling)鎂(mei)(mei)(mei)礦石好(hao)，成(cheng)本又比用(yong)球(qiu)(qiu)料作原料時便宜，因而得到了一定的(de)推(tui)廣。

④燒(shao)結鎂(mei)(mei)砂。為(wei)了某些電熔凝氧(yang)(yang)化(hua)鎂(mei)(mei)的(de)(de)(de)特(te)殊要(yao)求，有時必(bi)須(xu)在電熔過程(cheng)中采(cai)用(yong)(yong)燒(shao)結鎂(mei)(mei)砂作為(wei)電熔原(yuan)料(liao)，如采(cai)用(yong)(yong)海(hai)水鎂(mei)(mei)砂作為(wei)電熔原(yuan)料(liao)，一般(ban)首先利用(yong)(yong)處理海(hai)水和(he)石灰乳作用(yong)(yong)生產氫氧(yang)(yang)化(hua)鎂(mei)(mei)，將氫氧(yang)(yang)化(hua)鎂(mei)(mei)煅燒(shao)成輕(qing)燒(shao)氧(yang)(yang)化(hua)鎂(mei)(mei)。用(yong)(yong)其(qi)他(ta)方法也可以(yi)(yi)制(zhi)得輕(qing)燒(shao)氧(yang)(yang)化(hua)鎂(mei)(mei)(詳見工業氧(yang)(yang)化(hua)鎂(mei)(mei)的(de)(de)(de)制(zhi)取方法)，采(cai)用(yong)(yong)輕(qing)燒(shao)氧(yang)(yang)化(hua)鎂(mei)(mei)作為(wei)原(yuan)料(liao)生產電熔凝氧(yang)(yang)化(hua)鎂(mei)(mei)。奧絲脫(AusT)和(he)拉特(te)爾(Ruttere)等研究認為(wei)，極(ji)少量的(de)(de)(de)雜(za)質氣體(相(xiang)(xiang))也屬于晶(jing)(jing)(jing)體的(de)(de)(de)雜(za)質，可明顯影響晶(jing)(jing)(jing)粒(li)的(de)(de)(de)長大。因為(wei)雜(za)質相(xiang)(xiang)的(de)(de)(de)作用(yong)(yong)在于增加晶(jing)(jing)(jing)界(jie)(jie)(jie)運動所需(xu)的(de)(de)(de)能量。當晶(jing)(jing)(jing)界(jie)(jie)(jie)與(yu)第(di)二相(xiang)(xiang)相(xiang)(xiang)遇時，晶(jing)(jing)(jing)體能量降(jiang)低，其(qi)降(jiang)低量與(yu)第(di)二相(xiang)(xiang)橫(heng)截面積成正比，所以(yi)(yi)必(bi)須(xu)提高(gao)晶(jing)(jing)(jing)界(jie)(jie)(jie)能，晶(jing)(jing)(jing)界(jie)(jie)(jie)才能離(li)開第(di)二相(xiang)(xiang)繼續運動。并且(qie)當晶(jing)(jing)(jing)界(jie)(jie)(jie)與(yu)第(di)二相(xiang)(xiang)相(xiang)(xiang)遇時，與(yu)第(di)二相(xiang)(xiang)橫(heng)截面積相(xiang)(xiang)等的(de)(de)(de)晶(jing)(jing)(jing)界(jie)(jie)(jie)必(bi)須(xu)變形(xing)，第(di)二相(xiang)(xiang)數量愈多，晶(jing)(jing)(jing)粒(li)長大的(de)(de)(de)極(ji)限尺寸愈小。

另一方面為(wei)了降低(di)電(dian)熔(rong)凝(ning)氧(yang)化鎂的(de)顯氣孔率，也應盡量減(jian)少原料(liao)氧(yang)化鎂的(de)氣體排(pai)出，因此(ci)，采用(yong)燒結鎂砂電(dian)熔(rong)有(you)其(qi)顯著優點。

⑤電(dian)熔(rong)氧化鎂單晶的化學原(yuan)料質(zhi)量(liang)要求：

(3)電弧熔融

這些特性(xing)是同原子(zi)(zi)和分子(zi)(zi)的(de)(de)(de)量子(zi)(zi)力學本性(xing)如離(li)(li)(li)子(zi)(zi)半(ban)徑的(de)(de)(de)尺寸，離(li)(li)(li)子(zi)(zi)的(de)(de)(de)電位數(shu)值，離(li)(li)(li)子(zi)(zi)的(de)(de)(de)電子(zi)(zi)外層結(jie)(jie)構等(deng)相關聯。而氧化(hua)鎂的(de)(de)(de)離(li)(li)(li)子(zi)(zi)尺寸、質(zhi)量和電荷、陽離(li)(li)(li)子(zi)(zi)和陰離(li)(li)(li)子(zi)(zi)之間(jian)的(de)(de)(de)結(jie)(jie)合特性(xing)和強度、離(li)(li)(li)子(zi)(zi)的(de)(de)(de)極化(hua)作用(yong)、結(jie)(jie)晶構造等(deng)決定它是一(yi)高熔點化(hua)合物(wu)。

氧化鎂的熔點和結(jie)構(gou)參數(shu)：陽離子(zi)半徑0.074mm;陰(yin)離子(zi)半徑0.53mm;結(jie)構(gou)類型NaCl;配(pei)位(wei)數(shu)6;有效配(pei)位(wei)數(shu)8.5;密度3.65g/cm3;熔點2800℃。

電熔凝氧化(hua)鎂制造的最(zui)重要過(guo)程是由各(ge)種(zhong)(zhong)鎂質原料(liao)，通過(guo)各(ge)種(zhong)(zhong)形式的加(jia)熱(re)方法產生高溫使(shi)鎂質材(cai)料(liao)(MgO)熔化(hua)，變成氧化(hua)鎂熔體。要使(shi)氧化(hua)鎂熔融(rong)，必須消耗大量的熱(re)能，以(yi)克服離(li)子間的引力。通過(guo)強大電弧產生高溫而熔化(hua)氧化(hua)鎂的方法叫做電弧熔融(rong)法。這個融(rong)化(hua)過(guo)程一般包括熱(re)的傳(chuan)導、脫(tuo)水、脫(tuo)碳、熔化(hua)、析晶、晶體長大等一系列物理化(hua)學變化(hua)的過(guo)程。

①脫水(shui)(shui)(shui)過(guo)程。用水(shui)(shui)(shui)鎂(mei)石作原料(liao)有一脫水(shui)(shui)(shui)過(guo)程。水(shui)(shui)(shui)鎂(mei)石的(de)主要成分是氫氧化鎂(mei)Mg(OH)2。其脫水(shui)(shui)(shui)過(guo)程是：

Mg(OH)2→MgO+H2O

②脫(tuo)碳(tan)(tan)過(guo)(guo)程。用菱鎂(mei)礦(kuang)作為原料時有一(yi)個(ge)脫(tuo)碳(tan)(tan)過(guo)(guo)程，脫(tuo)碳(tan)(tan)過(guo)(guo)程包括兩個(ge)方(fang)面(mian)。一(yi)方(fang)面(mian)是(shi)菱鎂(mei)礦(kuang)石的(de)熱(re)分解，菱鎂(mei)礦(kuang)石的(de)主(zhu)要成分是(shi)碳(tan)(tan)酸(suan)鎂(mei)(MgCO3):

MgCO3→MgO+CO2

另(ling)一方面，由于在(zai)電熔過程(cheng)中(zhong)往往在(zai)原(yuan)料氧化鎂(mei)中(zhong)加入(ru)石墨(mo)粉末添加物(助劑)，在(zai)電熔爐起動過程(cheng)中(zhong)需在(zai)三電極(石墨(mo)電極)的(de)下端用(yong)石墨(mo)粉末鋪成三角形或(huo)星形導線(xian)路，在(zai)通電過程(cheng)中(zhong)受(shou)熱燒(shao)損或(huo)完全燃燒(shao)除去石墨(mo)。

C+O2→CO2↑

③熔(rong)化(hua)(hua)(hua)過(guo)(guo)程(cheng)(cheng)。熔(rong)化(hua)(hua)(hua)過(guo)(guo)程(cheng)(cheng)即氧化(hua)(hua)(hua)鎂(mei)(mei)(mei)中(zhong)鎂(mei)(mei)(mei)離子(zi)和氧離子(zi)在強電弧產生(sheng)(sheng)的(de)(de)(de)熱(re)(re)能(neng)作用(yong)下(xia)，克(ke)服單晶體(ti)中(zhong)的(de)(de)(de)晶格能(neng)的(de)(de)(de)束縛，變成能(neng)自由(you)運動的(de)(de)(de)過(guo)(guo)程(cheng)(cheng)。也就是說，氧化(hua)(hua)(hua)鎂(mei)(mei)(mei)加熱(re)(re)到一(yi)定(ding)溫度(熔(rong)點)就會(hui)由(you)固體(ti)變成液(ye)體(ti)，叫(jiao)熔(rong)化(hua)(hua)(hua)。在這(zhe)一(yi)過(guo)(guo)程(cheng)(cheng)中(zhong)需消(xiao)(xiao)耗(hao)(hao)大量的(de)(de)(de)電能(neng)。據電熔(rong)凝氧化(hua)(hua)(hua)鎂(mei)(mei)(mei)生(sheng)(sheng)產者對用(yong)水(shui)鎂(mei)(mei)(mei)石作原料生(sheng)(sheng)產電熔(rong)凝氧化(hua)(hua)(hua)鎂(mei)(mei)(mei)的(de)(de)(de)熱(re)(re)平衡(heng)的(de)(de)(de)衡(heng)算，熱(re)(re)消(xiao)(xiao)耗(hao)(hao)的(de)(de)(de)比(bi)例如(ru)下(xia)：氧化(hua)(hua)(hua)鎂(mei)(mei)(mei)晶體(ti)生(sheng)(sheng)成熱(re)(re)消(xiao)(xiao)耗(hao)(hao)值(zhi)34.9%，渣皮消(xiao)(xiao)耗(hao)(hao)熱(re)(re)值(zhi)15.3%，散砂(sha)生(sheng)(sheng)成熱(re)(re)耗(hao)(hao)值(zhi)3.0%，冷(leng)卻(que)水(shui)耗(hao)(hao)熱(re)(re)值(zhi)8.4%，冷(leng)卻(que)爐殼的(de)(de)(de)水(shui)耗(hao)(hao)熱(re)(re)值(zhi)7.9%，爐子(zi)表面散熱(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(cong)這(zhe)些統計數據可以看出，在電熔(rong)