01原料

我国有丰富的优质菱镁矿石，氧化镁含量高，又易于开采，因此，被广泛用作电熔氧化镁的原料。采用菱镁石作原料，碳酸镁分解产生CO2气体，由于有大量气体从炉内排出影响着电熔过程的进行：

MgCO3→MgO+CO2↑

对电熔氧化镁的结晶带的形成均有不利影响，由于大量尘料飞损，使物料损耗和能量消耗增高，也恶化了车间生产环境。但由于优质菱镁矿石容易获得，价格很低廉，所以，仍是我国电熔氧化镁用得最多最广泛的原料。

02配料

①菱镁矿：菱镁矿石中氧化镁的含量高低和化学成分直接影响到电熔凝氧化镁的质量，同时在电熔过程中也直接影响到电熔凝氧化镁得到的品级比例，因此，为了保证电熔凝氧化镁的质量和品级比例，必须对各种矿石进行适当的配比后进行熔炼。

②水镁石：我国的辽宁省水镁石的矿源非常丰富，水镁石中氧化镁含量高于菱镁矿石。它也是一种制造电熔凝氧化镁的原料。

③轻烧氧化镁：以轻烧氧化镁作为电熔氧化镁原料，可以使生产环境得到改善，可以降低运输费用。由于电熔时排出气体少，成分也较均勻，对提高电熔氧化镁质量有利。

我国有一些电熔凝氧化镁以轻烧氧化镁制成球料入炉电熔。轻烧氧化镁的氧化镁含量达到98%，以此料能生产出白色大结晶电熔氧化镁。但由于成球费用高，影响生产成本。目前，有的厂家采用反射炉轻烧氧化镁，以一定的粒度加入熔炉电熔，电熔氧化镁的质量比用菱镁矿石好，成本又比用球料作原料时便宜，因而得到了一定的推广。

④烧结镁砂：为了某些电熔凝氧化镁的特殊要求，有时必须在电熔过程中采用烧结镁砂作为电熔原料，如采用海水镁砂作为电熔原料，一般首先利用处理海水和石灰乳作用生产氢氧化镁，将氢氧化镁煅烧成轻烧氧化镁。用其他方法也可以制得轻烧氧化镁(详见工业氧化镁的制取方法)，采用轻烧氧化镁作为原料生产电熔凝氧化镁。极少量的杂质气体(相)也属于晶体的杂质，可明显影响晶粒的长大。因为杂质相的作用在于增加晶界运动所需的能量。当晶界与第二相相遇时，晶体能量降低，其降低量与第二相横截面积成正比，所以必须提高晶界能，晶界才能离开第二相继续运动。并且当晶界与第二相相遇时，与第二相横截面积相等的晶界必须变形，第二相数量愈多，晶粒长大的极限尺寸愈小。

另一方面为了降低电熔凝氧化镁的显气孔率，也应尽量减少原料氧化镁的气体排出，因此，采用烧结镁砂电熔有其显著优点。

03电弧熔融

这些特性是同原子和分子的量子力学本性如离子半径的尺寸，离子的电位数值，离子的电子外层结构等相关联。而氧化镁的离子尺寸、质量和电荷、阳离子和阴离子之间的结合特性和强度、离子的极化作用、结晶构造等决定它是一高熔点化合物。

氧化镁的熔点和结构参数：阳离子半径0.074mm;阴离子半径0.53mm;结构类型NaCl;配位数6;有效配位数8.5;密度3.65g/cm3;熔点2800℃。

电熔凝氧化镁制造的最重要过程是由各种镁质原料，通过各种形式的加热方法产生高温使镁质材料(MgO)熔化，变成氧化镁熔体。要使氧化镁熔融，必须消耗大量的热能，以克服离子间的引力。通过强大电弧产生高温而熔化氧化镁的方法叫做电弧熔融法。这个融化过程一般包括热的传导、脱水、脱碳、熔化、析晶、晶体长大等一系列物理化学变化的过程。

①脱水过程：用水镁石作原料有一脱水过程。水镁石的主要成分是氢氧化镁Mg(OH)2。其脱水过程是：

Mg(OH)2→MgO+H2O

②脱碳过程:用菱镁矿作为原料时有一个脱碳过程，脱碳过程包括两个方面。一方面是菱镁矿石的热分解，菱镁矿石的主要成分是碳酸镁(MgCO3):

MgCO3→MgO+CO2

另一方面，由于在电熔过程中往往在原料氧化镁中加入石墨粉末添加物(助剂)，在电熔炉起动过程中需在三电极(石墨电极)的下端用石墨粉末铺成三角形或星形导线路，在通电过程中受热烧损或完全燃烧除去石墨。

C+O2→CO2↑

③熔化过程:熔化过程即氧化镁中镁离子和氧离子在强电弧产生的热能作用下，克服单晶体中的晶格能的束缚，变成能自由运动的过程。也就是说，氧化镁加热到一定温度(熔点)就会由固体变成液体，叫熔化。在这一过程中需消耗大量的电能。据电熔凝氧化镁生产者对用水镁石作原料生产电熔凝氧化镁的热平衡的衡算，热消耗的比例如下：氧化镁晶体生成热消耗值34.9%，渣皮消耗热值15.3%，散砂生成热耗值3.0%，冷却水耗热值8.4%，冷却炉壳的水耗热值7.9%，炉子表面散热值6.4%，烟气带走热值28.8%。电能损失值3.2%，从这些统计数据可以看出，在电熔氧化镁的过程中，克服氧化镁晶格能的耗热量更大。

④析晶和晶体长大:虽然有许多关于氧化镁系统的结晶理论，但到目前为止，还没有概括出能够准确描述电熔氧化镁高温熔融体在实际结晶过程的一般结论。

与氧化镁的熔融过程相反，液态氧化镁中的镁离子和氧离子，在停止电弧加热后随着温度的降低，动能减弱。当温度降到结晶温度时，当排列不规则且剧烈运动着的镁离子和氧离子之间的吸引力达到或大于自由离子运动所需能量时，阴阳离子就相结合，出现一些像固体状态时阴阳离子有规则地排列的微粒。如果温度继续下降，离子的活动能力变得更弱，离子在微粒周围聚集，微粒不断长大。粒子一边长大，一边放出热量，直至完全凝固，这一过程叫做结晶。这些初生成的微粒叫晶核，结晶过程可以看作是晶核不断生成和晶核不断长大成晶体的过程。

实际上，液态氧化镁冷却到结晶温度时，并不立刻结晶，有滞后现象，要温度更低一些时才结晶。这中间有一个温度差(T理想—T实际=△T)，用△T表示。△T叫做过冷度。结晶时若冷却速度过快，则过冷度愈大，液体中生成的晶核愈多，晶粒长大的速度也愈快，但结晶颗粒还是愈细。如果在液态氧化镁中存在杂质质点，这些质点的晶粒结构与氧化镁的晶粒结构相似，这些质点可以成为晶核，在结晶过程中，结晶离子在这些杂质质点上长大，这样的质点愈多，电熔凝氧化镁的晶体愈细。

在熔融体的结晶过程中，结晶分为体积结晶和定向结晶两个方面。体积细晶的特征是，熔炉容积内的结晶同时产生并随之在数量上和晶体尺寸上增大。定向结晶是指在熔炉内熔体表面产生结晶面，并且此结晶面向中心移动。在电熔氧化镁的熔炼过程中，结晶不应该属于体积结晶，因为在熔体内在结晶不能同时达到同样的过冷度。氧化镁熔体的整个体积内结晶过程是同熔体的连续过冷度相联系的。结核的出现，晶体的成长长大，晶体缺陷的修正是逐渐向容积中心移动的，这个结晶应属定向结晶，但又不是理论上的定向结晶，其结晶过程不能完全以定向结晶理论来描述。

冷却着的熔体进行的物理过程如下：在初期，时间从零t1，熔体的外周，熔体放出潜热，因而结晶速度为零，接着时间从t1到t2,在熔器边周产生晶核，晶体快速长大，晶面缺陷进行修正。时间从t2到t3，结晶面向中心移动，并形成柱状结晶壳。时间从t1到t4，结晶面向中心移动减慢形成缩孔。这个过程最长，结晶速度更低，在熔体中心，在剩余玻璃相中结晶体长大，晶体很大。结晶过程存在着两个阶段，时间从t1到t2和t4到t5。对于前者，结晶速度很大，结晶颗粒很细。对于后者，结晶速度很小，晶体颗粒很大。在两个阶段的过渡阶段中，形成不同数量的长柱状晶体，颗粒大小介于两阶段之间。

在电熔氧化镁生产过程中，冷却结晶时控制熔体的过冷度可得到人们需要的各种结晶体，需要小晶形时，采取快速冷却的方法;需得到大结晶时，采取保温延长冷却时间的方法„

04破碎、选别

我国电熔氧化镁的生产中，根据不同工厂的生产能力，每炉产出电熔氧化镁坨质量在2〜4t之间，由于几吨重的熔坨从边缘到中心的质量不均匀性，为了选择合格的产品，必须将熔坨进行破碎，根据熔融镁块的质量进行选别分级，一般在熔坨结晶时最外层的熔块质量最差，氧化镁的含量更低，中心靠近电极部分由于受电弧石墨的影响，质量也不好，每炉的优级品约占总量的40%〜50%，合格品约占45%。

05粉碎与筛别

这一操作步骤是将破碎，选别后的电熔镁块进行粉碎。粉碎可以在对辊粉碎机或雷蒙粉碎机中进行，将每次粉碎料通过网筛分级筛选，筛选下的大颗粒电熔镁再进行粉碎，粉碎后再进行分级筛选，多次粉碎，筛选，直至将粗料完全碎完为止，根据筛选后的各级粒径要求将镁砂分级存放。

06磁选与包装

在通过机械粉碎后的电熔氧化镁砂中，由于通过了机械摩擦，粉碎机械的钢件被镁砂磨损，铁屑被带进了镁砂。为了除去镁砂中的杂质，必须通过磁选的方法除去铁屑，只有除去铁屑后的镁砂才能进行包装，根据各种使用质量要求分别进行储放。