在虹口電熔鎂砂熔煉過程中,依次經(jīng)歷了熔融、排析、提純、結(jié)晶。如果原料中的含有較多的雜質(zhì)(尤其是SiO2),會(huì)在鎂砂的提純過程中受到一定的限制,從而會(huì)使熔塊的理化性能受到一定程度的影響,因此我們要優(yōu)先考慮選用純度較高的菱鎂礦石作為熔煉的原料。熔化速度受到原料粒度的影響。在工業(yè)生產(chǎn)時(shí)一般在投料前,要先對(duì)礦石進(jìn)行破碎處理,粒度過大會(huì)導(dǎo)致降低熔化速度的降低,電耗量也會(huì)相應(yīng)的增加,但是粒度過小,則雜質(zhì)往往會(huì)在料層中間熔化而結(jié)殼,這樣雜質(zhì)揮發(fā)逸出就會(huì)變得很難,熔塊的質(zhì)量和純度就會(huì)在很大程度上受到影響。因此在虹口電熔鎂砂熔煉過程中保持合適的料層厚度是非常關(guān)鍵的。料層薄,就會(huì)使進(jìn)加料間隔時(shí)間縮短,操作時(shí)供電制度容易波動(dòng),易冒火。料層過厚會(huì)導(dǎo)致料結(jié)殼,不利于雜質(zhì)的逸出,因此,選擇合理的原料、高水平的操作及合適的電熱制度,這些都是熔煉出合格的電熔鎂砂產(chǎn)品至關(guān)重要的步驟。
圖1 電熔鎂砂生產(chǎn)工藝流程示意圖
用電熔法生產(chǎn)電熔鎂晶體的過程可以分為下面三個(gè)階段:起爐、熔化和收尾。首先,起爐階段:把一層菱鎂礦在爐底放,然后插入三根電極。再在電極間放入碳?jí)K,作為引弧材料,調(diào)整電極的位置起弧。起弧后等電流穩(wěn)定以后就可向電極附近加料,其中電弧會(huì)直接熔化一部分料,在電極下端形成熔池,另外一部分料落入熔池熔化,隨著原料的投入和熔化,熔池的高度會(huì)不斷上升。因此在熔融過程中,電極要隨熔池上漲而不斷地調(diào)整上升。先前熔化的熔體逐漸會(huì)因爐體的不斷散熱降溫而冷凝結(jié)晶,此時(shí)熔坨在熔池形成啦。爐體內(nèi),靠近爐殼周邊的原料不能熔化,這樣起到保溫作用。隨著熔融時(shí)間的延長(zhǎng),熔池不斷上漲,等一直升到爐殼上口表面,此時(shí)熔融過程結(jié)束。停止供電。然后用小車將熔畢的晶坨連同爐體一起拉離開熔融工位,讓其自然冷卻,然后出爐,人工破碎、分級(jí)。
電熔鎂砂的熔煉過程是一個(gè)非常復(fù)雜的過程,受到許多因素的影響,不同的電熱制度將生產(chǎn)出晶粒不同、純度不同的產(chǎn)品。在電熔鎂爐初始起爐階段,由于爐底有極少的導(dǎo)電性能好的液體爐料,這就導(dǎo)致電路的電阻比較大,進(jìn)而熔煉電流比較小,所以如果此時(shí)操作人員不能夠謹(jǐn)慎細(xì)微的操作,一旦滅爐以后,再起爐就非常困難。隨著爐底導(dǎo)電液體爐料的不斷增加,電路的電阻將逐漸變少,則熔煉電流將隨之逐漸增大,一般在起爐后大約30至40分鐘,電熔鎂爐就進(jìn)入了正常的熔煉階段,處于此階段時(shí),隨著加入固體爐料的不斷熔化,電熔鎂爐爐底將形成穩(wěn)定的熔池,其電流也將逐漸穩(wěn)定下來。在熔煉的過程中,需要操作人員不斷地向爐內(nèi)加入固體爐料,由于不斷的加入的冷爐料會(huì)使得爐內(nèi)的電路電阻和熱平衡發(fā)生變化,從而引起熔煉電流的急劇變化。同時(shí),在熔煉過程中,由于受到外界的干擾,在某一時(shí)刻電流值可能會(huì)變得異常的高,此時(shí)為防止變壓器跳閘,保證熔煉的連續(xù)性,應(yīng)采取緊急的保護(hù)措施。當(dāng)電熔鎂爐處在降溫階段時(shí),或者因?yàn)樘l必須停止工作時(shí),此時(shí)為保證熔煉的安全性,我們不要再觸碰電極,也就是說電極不能有任何動(dòng)作。隨著熔煉過程的進(jìn)行,會(huì)有越來越多的爐料在爐內(nèi)冷卻下來,當(dāng)爐料表面和爐口的距離達(dá)到20cm左右時(shí),操作人員一般會(huì)進(jìn)行停止一切操作。此時(shí),操作人員停電,并從爐內(nèi)將電極提出。