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电弧熔炉生产电熔镁砂的工艺流程

发表时间:2021-08-21 访问量:88

电弧熔炉生产电熔镁砂的工艺流程主要包括:原料配料、电弧熔融、破碎、选别、粉碎、筛别、磁选、分类包装等。

(1)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。

(2)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。


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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。奥丝脱(AusT)和拉特尔(Ruttere)等研究认为,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。

⑤电熔氧化镁单晶的化学原料质量要求:

(3)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


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