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

01原料我國有豐富的優質菱鎂礦石，氧化鎂含量高，又易于開采，因此，被廣泛用作電熔氧化鎂的原料。采用菱鎂石作原料，碳酸鎂分解產生CO2氣體，由于有大量氣體從爐內排出影響著電熔過程的進行：

MgCO3→MgO+CO2↑

對電熔氧化鎂的結晶帶的形成均有不利影響，由于大量塵料飛損，使物料損耗和能量消耗增高，也惡化了車間生產環境。但由于優質菱鎂礦石容易獲得，價格很低廉，所以，仍是我國電熔氧化鎂用得最多最廣泛的原料。

02配料①菱鎂礦：菱鎂礦石中氧化鎂的含量高低和化學成分直接影響到電熔凝氧化鎂的質量，同時在電熔過程中也直接影響到電熔凝氧化鎂得到的品級比例，因此，為了保證電熔凝氧化鎂的質量和品級比例，必須對各種礦石進行適當的配比后進行熔煉。

②水鎂石：我國的遼寧省水鎂石的礦源非常豐富，水鎂石中氧化鎂含量高于菱鎂礦石。它也是一種制造電熔凝氧化鎂的原料。

③輕燒氧化鎂：以輕燒氧化鎂作為電熔氧化鎂原料，可以使生產環境得到改善，可以降低運輸費用。由于電熔時排出氣體少，成分也較均勻，對提高電熔氧化鎂質量有利。

我國有一些電熔凝氧化鎂以輕燒氧化鎂制成球料入爐電熔。輕燒氧化鎂的氧化鎂含量達到98%，以此料能生產出白色大結晶電熔氧化鎂。但由于成球費用高，影響生產成本。目前，有的廠家采用反射爐輕燒氧化鎂，以一定的粒度加入熔爐電熔，電熔氧化鎂的質量比用菱鎂礦石好，成本又比用球料作原料時便宜，因而得到了一定的推廣。張掖電熔鎂砂

④燒結鎂砂：為了某些電熔凝氧化鎂的特殊要求，有時必須在電熔過程中采用燒結鎂砂作為電熔原料，如采用海水鎂砂作為電熔原料，一般首先利用處理海水和石灰乳作用生產氫氧化鎂，將氫氧化鎂煅燒成輕燒氧化鎂。用其他方法也可以制得輕燒氧化鎂(詳見工業氧化鎂的制取方法)，采用輕燒氧化鎂作為原料生產電熔凝氧化鎂。極少量的雜質氣體(相)也屬于晶體的雜質，可明顯影響晶粒的長大。因為雜質相的作用在于增加晶界運動所需的能量。當晶界與第二相相遇時，晶體能量降低，其降低量與第二相橫截面積成正比，所以必須提高晶界能，晶界才能離開第二相繼續運動。并且當晶界與第二相相遇時，與第二相橫截面積相等的晶界必須變形，第二相數量愈多，晶粒長大的極限尺寸愈小。

另一方面為了降低電熔凝氧化鎂的顯氣孔率，也應盡量減少原料氧化鎂的氣體排出，因此，采用燒結鎂砂電熔有其顯著優點。

03電弧熔融這些特性是同原子和分子的量子力學本性如離子半徑的尺寸，離子的電位數值，離子的電子外層結構等相關聯。而氧化鎂的離子尺寸、質量和電荷、陽離子和陰離子之間的結合特性和強度、離子的極化作用、結晶構造等決定它是一高熔點化合物。

氧化鎂的熔點和結構參數：陽離子半徑0.074mm;陰離子半徑0.53mm;結構類型NaCl;配位數6;有效配位數8.5;密度3.65g/cm3;熔點2800℃。

電熔凝氧化鎂制造的最重要過程是由各種鎂質原料，通過各種形式的加熱方法產生高溫使鎂質材料(MgO)熔化，變成氧化鎂熔體。要使氧化鎂熔融，必須消耗大量的熱能，以克服離子間的引力。通過強大電弧產生高溫而熔化氧化鎂的方法叫做電弧熔融法。這個融化過程一般包括熱的傳導、脫水、脫碳、熔化、析晶、晶體長大等一系列物理化學變化的過程。

①脫水過程：用水鎂石作原料有一脫水過程。水鎂石的主要成分是氫氧化鎂Mg(OH)2。其脫水過程是：

Mg(OH)2→MgO+H2O

②脫碳過程:用菱鎂礦作為原料時有一個脫碳過程，脫碳過程包括兩個方面。一方面是菱鎂礦石的熱分解，菱鎂礦石的主要成分是碳酸鎂(MgCO3):

MgCO3→MgO+CO2

另一方面，由于在電熔過程中往往在原料氧化鎂中加入石墨粉末添加物(助劑)，在電熔爐起動過程中需在三電極(石墨電極)的下端用石墨粉末鋪成三角形或星形導線路，在通電過程中受熱燒損或完全燃燒除去石墨。

C+O2→CO2↑

③熔化過程:熔化過程即氧化鎂中鎂離子和氧離子在強電弧產生的熱能作用下，克服單晶體中的晶格能的束縛，變成能自由運動的過程。也就是說，氧化鎂加熱到一定溫度(熔點)就會由固體變成液體，叫熔化。在這一過程中需消耗大量的電能。據電熔凝氧化鎂生產者對用水鎂石作原料生產電熔凝氧化鎂的熱平衡的衡算，熱消耗的比例如下：氧化鎂晶體生成熱消耗值34.9%，渣皮消耗熱值15.3%，散砂生成熱耗值3.0%，冷卻水耗熱值8.4%，冷卻爐殼的水耗熱值7.9%，爐子表面散熱值6.4%，煙氣帶走熱值28.8%。電能損失值3.2%，從這些統計數據可以看出，在電熔氧化鎂的過程中，克服氧化鎂晶格能的耗熱量更大。

④析晶和晶體長大:雖然有許多關于氧化鎂系統的結晶理論，但到目前為止，還沒有概括出能夠準確描述電熔氧化鎂高溫熔融體在實際結晶過程的一般結論。

與氧化鎂的熔融過程相反，液態氧化鎂中的鎂離子和氧離子，在停止電弧加熱后隨著溫度的降低，動能減弱。當溫度降到結晶溫度時，

當排列不規則且劇烈運動著的鎂離子和氧離子之間的吸引力達到或大于自由離子運動所需能量時，陰陽離子就相結合，出現一些像固體狀態時陰陽離子有規則地排列的微粒。如果溫度繼續下降，離子的活動能力變得更弱，離子在微粒周圍聚集，微粒不斷長大。粒子一邊長大，一邊放出熱量，直至完全凝固，這一過程叫做結晶。這些初生成的微粒叫晶核，結晶過程可以看作是晶核不斷生成和晶核不斷長大成晶體的過程。

實際上，液態氧化鎂冷卻到結晶溫度時，并不立刻結晶，有滯后現象，要溫度更低一些時才結晶。這中間有一個溫度差(T理想—T實際=△T)，用△T表示?！鱐叫做過冷度。結晶時若冷卻速度過快，則過冷度愈大，液體中生成的晶核愈多，晶粒長大的速度也愈快，但結晶顆粒還是愈細。如果在液態氧化鎂中存在雜質質點，這些質點的晶粒結構與氧化鎂的晶粒結構相似，這些質點可以成為晶核，在結晶過程中，結晶離子在這些雜質質點上長大，這樣的質點愈多，電熔凝氧化鎂的晶體愈細。

在熔融體的結晶過程中，結晶分為體積結晶和定向結晶兩個方面。體積細晶的特征是，熔爐容積內的結晶同時產生并隨之在數量上和晶體尺寸上增大。定向結晶是指在熔爐內熔體表面產生結晶面，并且此結晶面向中心移動。在電熔氧化鎂的熔煉過程中，結晶不應該屬于體積結晶，因為在熔體內在結晶不能同時達到同樣的過冷度。氧化鎂熔體的整個體積內結晶過程是同熔體的連續過冷度相聯系的。結核的出現，晶體的成長長大，晶體缺陷的修正是逐漸向容積中心移動的，這個結晶應屬定向結晶，但又不是理論上的定向結晶，其結晶過程不能完全以定向結晶理論來描述。

冷卻著的熔體進行的物理過程如下：在初期，時間從零t1，熔體的外周，熔體放出潛熱，因而結晶速度為零，接著時間從t1到t2,在熔器邊周產生晶核，晶體快速長大，晶面缺陷進行修正。時間從t2到t3，結晶面向中心移動，并形成柱狀結晶殼。時間從t1到t4，結晶面向中心移動減慢形成縮孔。這個過程最長，結晶速度更低，在熔體中心，在剩余玻璃相中結晶體長大，晶體很大。結晶過程存在著兩個階段，時間從t1到t2和t4到t5。對于前者，結晶速度很大，結晶顆粒很細。對于后者，結晶速度很小，晶體顆粒很大。在兩個階段的過渡階段中，形成不同數量的長柱狀晶體，顆粒大小介于兩階段之間。

在電熔氧化鎂生產過程中，冷卻結晶時控制熔體的過冷度可得到人們需要的各種結晶體，需要小晶形時，采取快速冷卻的方法;需得到大結晶時，采取保溫延長冷卻時間的方法?