電(dian)弧熔爐生產電(dian)熔氧化(hua)鎂的工藝(yi)流(liu)程主(zhu)要包括：原料配料、電(dian)弧熔融(rong)、破碎(sui)、選別、粉(fen)碎(sui)、篩(shai)別、磁選、分類包裝等(deng)。

(1)原料

我(wo)國有(you)豐富的(de)優質菱鎂(mei)礦石(shi)，氧(yang)化(hua)(hua)鎂(mei)含量高，又易于開采(cai)，因此，被(bei)廣泛用(yong)作電熔氧(yang)化(hua)(hua)鎂(mei)的(de)原料(liao)(liao)。采(cai)用(yong)菱鎂(mei)石(shi)作原料(liao)(liao)，碳酸鎂(mei)分解產生CO2氣體，由于有(you)大量氣體從爐內排出影響著電熔過程的(de)進(jin)行：

MgCO3→MgO+CO2↑

對電(dian)熔(rong)氧化鎂(mei)的結晶帶的形成均(jun)有不利影響(xiang)，由于(yu)大量塵(chen)料(liao)飛損，使(shi)物料(liao)損耗(hao)和能(neng)量消耗(hao)增(zeng)高，也惡化了車間生產環(huan)境。但由于(yu)優質菱鎂(mei)礦石容易獲得，價格(ge)很(hen)低廉(lian)，所以(yi)，仍是我國電(dian)熔(rong)氧化鎂(mei)用得最(zui)多最(zui)廣泛的原料(liao)。

(2)配料

①菱(ling)鎂(mei)礦。菱(ling)鎂(mei)礦石(shi)中(zhong)氧化鎂(mei)的(de)(de)含量高低和(he)(he)化學成(cheng)分(fen)直接(jie)影響(xiang)到(dao)電(dian)熔(rong)凝(ning)氧化鎂(mei)的(de)(de)質量，同時(shi)在電(dian)熔(rong)過(guo)程(cheng)中(zhong)也直接(jie)影響(xiang)到(dao)電(dian)熔(rong)凝(ning)氧化鎂(mei)得到(dao)的(de)(de)品級比例，因此，為了保證電(dian)熔(rong)凝(ning)氧化鎂(mei)的(de)(de)質量和(he)(he)品級比例，必(bi)須對各種(zhong)礦石(shi)進行適(shi)當的(de)(de)配(pei)比后進行熔(rong)煉。

②水(shui)鎂(mei)(mei)石。我(wo)國的遼寧省水(shui)鎂(mei)(mei)石的礦(kuang)源(yuan)非常豐富，水(shui)鎂(mei)(mei)石中氧(yang)化鎂(mei)(mei)含量高于菱鎂(mei)(mei)礦(kuang)石。它也是一種制造電熔凝氧(yang)化鎂(mei)(mei)的原(yuan)料，部(bu)分(fen)地(di)區水(shui)鎂(mei)(mei)石的化學成分(fen)見表2。

表2水鎂石(shi)的化學(xue)成分/%

③輕燒(shao)(shao)氧化(hua)鎂。以輕燒(shao)(shao)氧化(hua)鎂作為(wei)電(dian)(dian)熔(rong)(rong)氧化(hua)鎂原料，可以使生產環(huan)境得(de)到改(gai)善，可以降低運輸費用。由(you)于電(dian)(dian)熔(rong)(rong)時排出氣體少，成分也較均勻，對(dui)提高電(dian)(dian)熔(rong)(rong)氧化(hua)鎂質量有(you)利。

我國有一些電(dian)(dian)熔(rong)凝氧化(hua)(hua)(hua)鎂(mei)(mei)(mei)以(yi)輕(qing)燒氧化(hua)(hua)(hua)鎂(mei)(mei)(mei)制成球(qiu)(qiu)料(liao)入(ru)爐(lu)電(dian)(dian)熔(rong)。輕(qing)燒氧化(hua)(hua)(hua)鎂(mei)(mei)(mei)的(de)氧化(hua)(hua)(hua)鎂(mei)(mei)(mei)含量達(da)到98%，以(yi)此料(liao)能生(sheng)產出白(bai)色(se)大結晶電(dian)(dian)熔(rong)氧化(hua)(hua)(hua)鎂(mei)(mei)(mei)。但(dan)由于成球(qiu)(qiu)費用(yong)(yong)高，影響生(sheng)產成本。目前，有的(de)廠家采用(yong)(yong)反射爐(lu)輕(qing)燒氧化(hua)(hua)(hua)鎂(mei)(mei)(mei)，以(yi)一定的(de)粒度加入(ru)熔(rong)爐(lu)電(dian)(dian)熔(rong)，電(dian)(dian)熔(rong)氧化(hua)(hua)(hua)鎂(mei)(mei)(mei)的(de)質量比用(yong)(yong)菱鎂(mei)(mei)(mei)礦石好，成本又比用(yong)(yong)球(qiu)(qiu)料(liao)作原(yuan)料(liao)時便(bian)宜，因而得到了一定的(de)推廣。

④燒結鎂(mei)(mei)砂。為(wei)了某(mou)些電熔凝氧(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)鎂(mei)(mei)的特殊要求，有(you)時(shi)必(bi)須在(zai)電熔過程中采(cai)用(yong)(yong)燒結鎂(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)，一般首先利用(yong)(yong)處(chu)理海(hai)水和(he)石灰(hui)乳作用(yong)(yong)生產氫氧(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)鎂(mei)(mei)，將氫氧(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)鎂(mei)(mei)煅燒成輕燒氧(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)鎂(mei)(mei)。用(yong)(yong)其他方法(fa)也可以制(zhi)得輕燒氧(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)鎂(mei)(mei)(詳見工(gong)業(ye)氧(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)鎂(mei)(mei)的制(zhi)取方法(fa))，采(cai)用(yong)(yong)輕燒氧(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)鎂(mei)(mei)作為(wei)原(yuan)料(liao)生產電熔凝氧(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)鎂(mei)(mei)。奧絲脫(AusT)和(he)拉特爾(Ruttere)等研究認為(wei)，極(ji)少量(liang)(liang)的雜質氣體(相(xiang))也屬于晶(jing)(jing)(jing)(jing)(jing)體的雜質，可明顯影響晶(jing)(jing)(jing)(jing)(jing)粒的長大。因為(wei)雜質相(xiang)的作用(yong)(yong)在(zai)于增加(jia)晶(jing)(jing)(jing)(jing)(jing)界(jie)(jie)(jie)運動所(suo)需的能量(liang)(liang)。當晶(jing)(jing)(jing)(jing)(jing)界(jie)(jie)(jie)與(yu)第二(er)(er)相(xiang)相(xiang)遇(yu)時(shi)，晶(jing)(jing)(jing)(jing)(jing)體能量(liang)(liang)降(jiang)低，其降(jiang)低量(liang)(liang)與(yu)第二(er)(er)相(xiang)橫截面積成正比，所(suo)以必(bi)須提(ti)高(gao)晶(jing)(jing)(jing)(jing)(jing)界(jie)(jie)(jie)能，晶(jing)(jing)(jing)(jing)(jing)界(jie)(jie)(jie)才能離開第二(er)(er)相(xiang)繼續運動。并且當晶(jing)(jing)(jing)(jing)(jing)界(jie)(jie)(jie)與(yu)第二(er)(er)相(xiang)相(xiang)遇(yu)時(shi)，與(yu)第二(er)(er)相(xiang)橫截面積相(xiang)等的晶(jing)(jing)(jing)(jing)(jing)界(jie)(jie)(jie)必(bi)須變(bian)形，第二(er)(er)相(xiang)數量(liang)(liang)愈(yu)多，晶(jing)(jing)(jing)(jing)(jing)粒長大的極(ji)限(xian)尺(chi)寸愈(yu)小。

另一方(fang)面為(wei)了降低(di)電熔凝氧化鎂(mei)的顯氣孔率，也應盡量(liang)減少原料氧化鎂(mei)的氣體排(pai)出，因此，采用(yong)燒(shao)結鎂(mei)砂電熔有其顯著優點。

⑤電熔(rong)氧化鎂單晶的化學原料(liao)質量要求：

(3)電弧熔融

這些特性是同原子(zi)和分子(zi)的量(liang)子(zi)力學(xue)本性如離(li)子(zi)半徑的尺(chi)寸，離(li)子(zi)的電(dian)位數值，離(li)子(zi)的電(dian)子(zi)外層(ceng)結(jie)構等(deng)相(xiang)關聯。而氧化(hua)鎂(mei)的離(li)子(zi)尺(chi)寸、質量(liang)和電(dian)荷(he)、陽離(li)子(zi)和陰離(li)子(zi)之(zhi)間的結(jie)合特性和強(qiang)度、離(li)子(zi)的極化(hua)作用(yong)、結(jie)晶(jing)構造等(deng)決定它是一高熔(rong)點化(hua)合物。

氧化鎂的熔點和結(jie)構參數：陽離子半徑0.074mm;陰(yin)離子半徑0.53mm;結(jie)構類型NaCl;配位(wei)數6;有效配位(wei)數8.5;密度3.65g/cm3;熔點2800℃。

電熔(rong)凝氧(yang)化鎂(mei)制(zhi)造的(de)最重要過(guo)程(cheng)(cheng)是(shi)由各(ge)種鎂(mei)質原料，通過(guo)各(ge)種形式的(de)加(jia)熱方法產生高(gao)溫使(shi)鎂(mei)質材料(MgO)熔(rong)化，變(bian)成氧(yang)化鎂(mei)熔(rong)體(ti)(ti)。要使(shi)氧(yang)化鎂(mei)熔(rong)融(rong)(rong)，必須消耗大(da)量的(de)熱能，以克服離子間的(de)引力。通過(guo)強大(da)電弧(hu)產生高(gao)溫而熔(rong)化氧(yang)化鎂(mei)的(de)方法叫做電弧(hu)熔(rong)融(rong)(rong)法。這個融(rong)(rong)化過(guo)程(cheng)(cheng)一般包括熱的(de)傳導、脫水(shui)、脫碳、熔(rong)化、析晶(jing)、晶(jing)體(ti)(ti)長(chang)大(da)等一系(xi)列物(wu)理化學變(bian)化的(de)過(guo)程(cheng)(cheng)。

①脫水(shui)過程(cheng)。用水(shui)鎂(mei)石作(zuo)原料有一脫水(shui)過程(cheng)。水(shui)鎂(mei)石的主要成(cheng)分是氫氧化鎂(mei)Mg(OH)2。其(qi)脫水(shui)過程(cheng)是：

Mg(OH)2→MgO+H2O

②脫(tuo)(tuo)碳(tan)過(guo)(guo)程。用菱鎂礦作為原料時有一個脫(tuo)(tuo)碳(tan)過(guo)(guo)程，脫(tuo)(tuo)碳(tan)過(guo)(guo)程包括兩個方面。一方面是(shi)菱鎂礦石的熱分解(jie)，菱鎂礦石的主要成分是(shi)碳(tan)酸鎂(MgCO3):

MgCO3→MgO+CO2

另一(yi)方面，由于(yu)在電熔(rong)過(guo)程中(zhong)往往在原料氧化鎂中(zhong)加入石墨粉末添加物(助劑)，在電熔(rong)爐(lu)起(qi)動過(guo)程中(zhong)需在三電極(石墨電極)的(de)下端用石墨粉末鋪成三角(jiao)形或星形導線路，在通電過(guo)程中(zhong)受熱燒損(sun)或完(wan)全燃(ran)燒除去石墨。

C+O2→CO2↑

③熔(rong)化(hua)(hua)(hua)過(guo)(guo)程(cheng)(cheng)(cheng)。熔(rong)化(hua)(hua)(hua)過(guo)(guo)程(cheng)(cheng)(cheng)即(ji)氧化(hua)(hua)(hua)鎂(mei)中(zhong)鎂(mei)離子和氧離子在強電弧產生(sheng)的(de)(de)熱(re)能(neng)(neng)作用下，克服單晶體(ti)(ti)中(zhong)的(de)(de)晶格能(neng)(neng)的(de)(de)束縛(fu)，變成(cheng)能(neng)(neng)自由(you)運動的(de)(de)過(guo)(guo)程(cheng)(cheng)(cheng)。也(ye)就(jiu)是說，氧化(hua)(hua)(hua)鎂(mei)加熱(re)到一定溫(wen)度(熔(rong)點)就(jiu)會(hui)由(you)固體(ti)(ti)變成(cheng)液體(ti)(ti)，叫熔(rong)化(hua)(hua)(hua)。在這(zhe)一過(guo)(guo)程(cheng)(cheng)(cheng)中(zhong)需(xu)消(xiao)(xiao)(xiao)耗(hao)(hao)(hao)大量(liang)的(de)(de)電能(neng)(neng)。據電熔(rong)凝(ning)氧化(hua)(hua)(hua)鎂(mei)生(sheng)產者(zhe)對用水(shui)鎂(mei)石作原(yuan)料生(sheng)產電熔(rong)凝(ning)氧化(hua)(hua)(hua)鎂(mei)的(de)(de)熱(re)平衡的(de)(de)衡算(suan)，熱(re)消(xiao)(xiao)(xiao)耗(hao)(hao)(hao)的(de)(de)比例如(ru)下：氧化(hua)(hua)(hua)鎂(mei)晶體(ti)(ti)生(sheng)成(cheng)熱(re)消(xiao)(xiao)(xiao)耗(hao)(hao)(hao)值(zhi)(zhi)(zhi)34.9%，渣(zha)皮消(xiao)(xiao)(xiao)耗(hao)(hao)(hao)熱(re)值(zhi)(zhi)(zhi)15.3%，散砂生(sheng)成(cheng)熱(re)耗(hao)(hao)(hao)值(zhi)(zhi)(zhi)3.0%，冷卻水(shui)耗(hao)(hao)(hao)熱(re)值(zhi)(zhi)(zhi)8.4%，冷卻爐(lu)殼(ke)的(de)(de)水(shui)耗(hao)(hao)(hao)熱(re)值(zhi)(zhi)(zhi)7.9%，爐(lu)子表面(mian)散熱(re)值(zhi)(zhi)(zhi)6.4%，煙氣帶(dai)走熱(re)值(zhi)(zhi)(zhi)28.8%。電能(neng)(neng)損失(shi)值(zhi)(zhi)(zhi)3.2%，從(cong)這(zhe)些統(tong)計數據可以看出，在電熔(rong)