電(dian)(dian)弧熔(rong)爐生產電(dian)(dian)熔(rong)氧化鎂的(de)工藝(yi)流程(cheng)主要包括(kuo)：原料配料、電(dian)(dian)弧熔(rong)融(rong)、破(po)碎、選別、粉碎、篩別、磁選、分(fen)類(lei)包裝等。

(1)原料

我國有豐富的優(you)質菱(ling)鎂礦石，氧(yang)化(hua)鎂含量高，又易于(yu)開(kai)采，因此，被廣泛用作電(dian)(dian)熔氧(yang)化(hua)鎂的原料。采用菱(ling)鎂石作原料，碳酸鎂分解產生CO2氣體(ti)，由于(yu)有大量氣體(ti)從爐內排出影響著電(dian)(dian)熔過程的進行：

MgCO3→MgO+CO2↑

對電(dian)熔氧化鎂的(de)結晶帶的(de)形(xing)成均有不利(li)影響，由(you)于大(da)量塵料(liao)飛損，使物料(liao)損耗和能量消耗增高，也(ye)惡(e)化了車(che)間生產環(huan)境。但由(you)于優質菱鎂礦石容(rong)易獲(huo)得(de)，價(jia)格很低廉(lian)，所(suo)以，仍是我國電(dian)熔氧化鎂用得(de)最(zui)多最(zui)廣(guang)泛(fan)的(de)原料(liao)。

(2)配料

①菱鎂(mei)礦(kuang)。菱鎂(mei)礦(kuang)石(shi)中氧(yang)化(hua)(hua)鎂(mei)的(de)含量高低和(he)化(hua)(hua)學成分直接(jie)影(ying)響到電(dian)熔(rong)凝(ning)氧(yang)化(hua)(hua)鎂(mei)的(de)質量，同時在電(dian)熔(rong)過程中也直接(jie)影(ying)響到電(dian)熔(rong)凝(ning)氧(yang)化(hua)(hua)鎂(mei)得到的(de)品級比例(li)，因此(ci)，為了保證電(dian)熔(rong)凝(ning)氧(yang)化(hua)(hua)鎂(mei)的(de)質量和(he)品級比例(li)，必須對各(ge)種礦(kuang)石(shi)進行(xing)(xing)適當的(de)配(pei)比后進行(xing)(xing)熔(rong)煉。

②水(shui)鎂(mei)石(shi)。我國的(de)遼寧省(sheng)水(shui)鎂(mei)石(shi)的(de)礦源(yuan)非常豐富，水(shui)鎂(mei)石(shi)中氧化鎂(mei)含量高于菱(ling)鎂(mei)礦石(shi)。它(ta)也是一種制(zhi)造電熔凝氧化鎂(mei)的(de)原料，部分地區(qu)水(shui)鎂(mei)石(shi)的(de)化學成(cheng)分見(jian)表(biao)2。

表2水(shui)鎂石的化學成分/%

③輕(qing)燒氧(yang)化(hua)鎂(mei)(mei)。以輕(qing)燒氧(yang)化(hua)鎂(mei)(mei)作為電(dian)(dian)熔氧(yang)化(hua)鎂(mei)(mei)原料，可(ke)以使生產(chan)環境得到改善，可(ke)以降低(di)運輸費用(yong)。由于電(dian)(dian)熔時(shi)排(pai)出氣體少，成分也較(jiao)均勻，對提高電(dian)(dian)熔氧(yang)化(hua)鎂(mei)(mei)質量有利。

我(wo)國有(you)一(yi)些電(dian)(dian)熔(rong)凝(ning)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)鎂(mei)(mei)以輕(qing)燒(shao)(shao)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)鎂(mei)(mei)制成球(qiu)料(liao)入爐(lu)電(dian)(dian)熔(rong)。輕(qing)燒(shao)(shao)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)鎂(mei)(mei)的(de)(de)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)鎂(mei)(mei)含量(liang)達到98%，以此(ci)料(liao)能(neng)生(sheng)產(chan)出白色大(da)結晶電(dian)(dian)熔(rong)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)鎂(mei)(mei)。但由于成球(qiu)費用(yong)高(gao)，影響生(sheng)產(chan)成本(ben)。目前(qian)，有(you)的(de)(de)廠(chang)家采用(yong)反(fan)射爐(lu)輕(qing)燒(shao)(shao)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)鎂(mei)(mei)，以一(yi)定的(de)(de)粒度(du)加(jia)入熔(rong)爐(lu)電(dian)(dian)熔(rong)，電(dian)(dian)熔(rong)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)鎂(mei)(mei)的(de)(de)質量(liang)比(bi)(bi)用(yong)菱鎂(mei)(mei)礦石好，成本(ben)又比(bi)(bi)用(yong)球(qiu)料(liao)作原料(liao)時便宜，因而得到了一(yi)定的(de)(de)推(tui)廣。

④燒結(jie)(jie)鎂(mei)(mei)(mei)砂(sha)。為了(le)某些電(dian)熔(rong)凝氧(yang)(yang)化(hua)鎂(mei)(mei)(mei)的(de)(de)特(te)殊要求，有時(shi)必(bi)須在電(dian)熔(rong)過程中(zhong)采用燒結(jie)(jie)鎂(mei)(mei)(mei)砂(sha)作為電(dian)熔(rong)原料(liao)(liao)，如(ru)采用海(hai)水(shui)鎂(mei)(mei)(mei)砂(sha)作為電(dian)熔(rong)原料(liao)(liao)，一般首先利用處理海(hai)水(shui)和石灰乳(ru)作用生產氫氧(yang)(yang)化(hua)鎂(mei)(mei)(mei)，將氫氧(yang)(yang)化(hua)鎂(mei)(mei)(mei)煅燒成(cheng)輕(qing)燒氧(yang)(yang)化(hua)鎂(mei)(mei)(mei)。用其(qi)他方(fang)法(fa)也可以制得輕(qing)燒氧(yang)(yang)化(hua)鎂(mei)(mei)(mei)(詳見工業氧(yang)(yang)化(hua)鎂(mei)(mei)(mei)的(de)(de)制取(qu)方(fang)法(fa))，采用輕(qing)燒氧(yang)(yang)化(hua)鎂(mei)(mei)(mei)作為原料(liao)(liao)生產電(dian)熔(rong)凝氧(yang)(yang)化(hua)鎂(mei)(mei)(mei)。奧絲(si)脫(tuo)(AusT)和拉特(te)爾(Ruttere)等研究認為，極少量(liang)的(de)(de)雜(za)質氣(qi)體(相(xiang)(xiang))也屬(shu)于晶(jing)體的(de)(de)雜(za)質，可明(ming)顯(xian)影響晶(jing)粒(li)的(de)(de)長大(da)。因(yin)為雜(za)質相(xiang)(xiang)的(de)(de)作用在于增(zeng)加晶(jing)界(jie)(jie)(jie)運動(dong)所需的(de)(de)能(neng)量(liang)。當(dang)晶(jing)界(jie)(jie)(jie)與(yu)第二(er)相(xiang)(xiang)相(xiang)(xiang)遇時(shi)，晶(jing)體能(neng)量(liang)降低，其(qi)降低量(liang)與(yu)第二(er)相(xiang)(xiang)橫截面(mian)積(ji)成(cheng)正(zheng)比(bi)，所以必(bi)須提高(gao)晶(jing)界(jie)(jie)(jie)能(neng)，晶(jing)界(jie)(jie)(jie)才(cai)能(neng)離開第二(er)相(xiang)(xiang)繼續運動(dong)。并且當(dang)晶(jing)界(jie)(jie)(jie)與(yu)第二(er)相(xiang)(xiang)相(xiang)(xiang)遇時(shi)，與(yu)第二(er)相(xiang)(xiang)橫截面(mian)積(ji)相(xiang)(xiang)等的(de)(de)晶(jing)界(jie)(jie)(jie)必(bi)須變形，第二(er)相(xiang)(xiang)數量(liang)愈(yu)多，晶(jing)粒(li)長大(da)的(de)(de)極限(xian)尺寸(cun)愈(yu)小。

另一方面為了(le)降低電(dian)熔(rong)凝氧化(hua)鎂(mei)的顯氣孔率(lv)，也(ye)應盡量減(jian)少原料氧化(hua)鎂(mei)的氣體(ti)排出，因此，采用燒結鎂(mei)砂電(dian)熔(rong)有(you)其(qi)顯著優點。

⑤電熔氧化鎂單晶的化學原料質量要求：

(3)電弧熔融

這些(xie)特(te)性是同原子(zi)(zi)和(he)分子(zi)(zi)的(de)(de)量(liang)子(zi)(zi)力(li)學本性如離子(zi)(zi)半徑的(de)(de)尺(chi)寸(cun)，離子(zi)(zi)的(de)(de)電(dian)位數值，離子(zi)(zi)的(de)(de)電(dian)子(zi)(zi)外層結(jie)(jie)構(gou)等相關(guan)聯。而氧化(hua)鎂的(de)(de)離子(zi)(zi)尺(chi)寸(cun)、質量(liang)和(he)電(dian)荷、陽離子(zi)(zi)和(he)陰(yin)離子(zi)(zi)之間的(de)(de)結(jie)(jie)合特(te)性和(he)強(qiang)度(du)、離子(zi)(zi)的(de)(de)極化(hua)作用、結(jie)(jie)晶構(gou)造等決(jue)定它是一高熔(rong)點化(hua)合物。

氧化鎂的熔點和結(jie)(jie)構參(can)數(shu)：陽(yang)離子(zi)半(ban)徑0.074mm;陰離子(zi)半(ban)徑0.53mm;結(jie)(jie)構類型(xing)NaCl;配位數(shu)6;有效配位數(shu)8.5;密度3.65g/cm3;熔點2800℃。

電(dian)熔凝氧化(hua)(hua)鎂(mei)制造的(de)(de)最(zui)重要過(guo)程是由(you)各(ge)種鎂(mei)質原料，通(tong)過(guo)各(ge)種形式的(de)(de)加熱方(fang)法產生(sheng)高溫(wen)(wen)使(shi)鎂(mei)質材料(MgO)熔化(hua)(hua)，變成氧化(hua)(hua)鎂(mei)熔體(ti)(ti)。要使(shi)氧化(hua)(hua)鎂(mei)熔融，必須消耗大量(liang)的(de)(de)熱能，以克服離子間的(de)(de)引力。通(tong)過(guo)強大電(dian)弧產生(sheng)高溫(wen)(wen)而熔化(hua)(hua)氧化(hua)(hua)鎂(mei)的(de)(de)方(fang)法叫(jiao)做電(dian)弧熔融法。這個融化(hua)(hua)過(guo)程一(yi)般包括熱的(de)(de)傳(chuan)導(dao)、脫(tuo)水、脫(tuo)碳、熔化(hua)(hua)、析晶、晶體(ti)(ti)長大等(deng)一(yi)系列物(wu)理化(hua)(hua)學變化(hua)(hua)的(de)(de)過(guo)程。

①脫水(shui)過程。用水(shui)鎂石作原料(liao)有一脫水(shui)過程。水(shui)鎂石的主要成分是(shi)氫氧化(hua)鎂Mg(OH)2。其脫水(shui)過程是(shi)：

Mg(OH)2→MgO+H2O

②脫(tuo)碳過(guo)(guo)程。用菱鎂礦(kuang)作(zuo)為原料(liao)時有一個脫(tuo)碳過(guo)(guo)程，脫(tuo)碳過(guo)(guo)程包括兩個方面(mian)。一方面(mian)是菱鎂礦(kuang)石的熱分解，菱鎂礦(kuang)石的主要成分是碳酸鎂(MgCO3):

MgCO3→MgO+CO2

另一方面，由(you)于在電(dian)(dian)熔(rong)過(guo)程中(zhong)往往在原料(liao)氧化鎂(mei)中(zhong)加入(ru)石墨(mo)粉(fen)末(mo)添加物(wu)(助劑(ji))，在電(dian)(dian)熔(rong)爐起動過(guo)程中(zhong)需在三(san)電(dian)(dian)極(石墨(mo)電(dian)(dian)極)的下端用石墨(mo)粉(fen)末(mo)鋪成(cheng)三(san)角形或星形導線路，在通(tong)電(dian)(dian)過(guo)程中(zhong)受熱燒(shao)損或完全燃燒(shao)除去石墨(mo)。

C+O2→CO2↑

③熔(rong)(rong)化(hua)(hua)過(guo)程(cheng)。熔(rong)(rong)化(hua)(hua)過(guo)程(cheng)即氧(yang)化(hua)(hua)鎂(mei)中鎂(mei)離(li)子(zi)和氧(yang)離(li)子(zi)在強電弧產(chan)生(sheng)(sheng)(sheng)的(de)(de)(de)熱(re)能(neng)作用下，克(ke)服單(dan)晶體(ti)中的(de)(de)(de)晶格能(neng)的(de)(de)(de)束縛(fu)，變成能(neng)自由運動的(de)(de)(de)過(guo)程(cheng)。也(ye)就是說，氧(yang)化(hua)(hua)鎂(mei)加熱(re)到一定溫度(熔(rong)(rong)點)就會由固體(ti)變成液體(ti)，叫熔(rong)(rong)化(hua)(hua)。在這一過(guo)程(cheng)中需消耗(hao)(hao)大量的(de)(de)(de)電能(neng)。據電熔(rong)(rong)凝氧(yang)化(hua)(hua)鎂(mei)生(sheng)(sheng)(sheng)產(chan)者對用水鎂(mei)石(shi)作原料生(sheng)(sheng)(sheng)產(chan)電熔(rong)(rong)凝氧(yang)化(hua)(hua)鎂(mei)的(de)(de)(de)熱(re)平衡的(de)(de)(de)衡算，熱(re)消耗(hao)(hao)的(de)(de)(de)比(bi)例如(ru)下：氧(yang)化(hua)(hua)鎂(mei)晶體(ti)生(sheng)(sheng)(sheng)成熱(re)消耗(hao)(hao)值(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)34.9%，渣(zha)皮消耗(hao)(hao)熱(re)值(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)15.3%，散砂生(sheng)(sheng)(sheng)成熱(re)耗(hao)(hao)值(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)3.0%，冷卻水耗(hao)(hao)熱(re)值(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)8.4%，冷卻爐殼的(de)(de)(de)水耗(hao)(hao)熱(re)值(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)7.9%，爐子(zi)表面散熱(re)值(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)6.4%，煙氣(qi)帶走熱(re)值(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)28.8%。電能(neng)損(sun)失值(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)3.2%，從(cong)這些統計數據可以看(kan)出，在電熔(rong)(rong)