选矿讲稿(6)-磁选)

第七章 磁 选
第一节 磁选基本原理
磁选是利用各种矿物的磁性差别，在磁选设备的不均匀磁场中实现分选的一种选矿方法。

一、磁选机的磁选过程
矿粒在磁选机中进行分离，当矿物颗粒和脉石颗粒通过磁选机磁场时，由于矿粒的磁性不同，在磁场的作用下，它们运动的途径不同。

磁性矿粒受磁力的吸引，附着在磁选机的园筒上，随着园筒一起被带到一定的高度后，脱离磁场从筒上利用高压冲洗水冲落。

非磁性即脉石颗粒在磁选机磁场中不受磁力的吸引，因而不能附着在园筒上。

从而得
二．磁选机的磁场
在磁选机中，能使磁体产生磁力作用的空间，称为磁选机的磁场。

磁场可分为均匀磁场和非均匀磁场。

1.在均匀磁场中，任何一点的磁场强度大小和方向都是相同的，如图所示。

在均匀磁场中，作用在磁性矿粒上的磁力是均匀的，此时矿粒处于平衡状态，只受转矩的作用，使它的长轴平行于磁场方向；因此不能达到选分的目的。

2.在非均匀磁场中，磁场强度的大小和方向都不相同，如图—b 所示。

此时作用在磁性矿粒上的磁力是非均匀的，矿粒不仅受到转矩的作用，还受到磁力的作用。

所以磁性矿粒在磁力作用下发生移动，达到选分的目的。

三、磁化、磁化强度、磁化系数
1.磁化物质：受磁场作用能产生磁性的物质称为磁性物质。

2.磁化：在外磁场的作用下，使物体显示磁性的过程称为磁化。

3.磁化强度：衡量物体被磁化程度的物理量(矢量)，J ，安/米。

J=M/V 式中 M-物体的磁矩，安-米2；V-物体体积，米3
；
M= k B/μ=k H
4.磁化系数：数值大小表明矿粒磁化难易程度。

有体积磁化系数、比磁化系数。

J=κ0H 式中 κ0-比例系数，称体积磁化系数；H-外磁场强调，安/米
5.物体比例磁化系数：体积磁化系数与其密度的比值。

用χ0，米3
/千克。

χ0=κ0/δ χ0--物体比例磁化系数，米3/千克。

δ--物体密度，千克/米3。

四、磁选的基本条件及
1.矿物磁选需满足如下条件：
（1）要有一个磁场强度和磁场梯度足够大的不均匀磁场；
（2）矿物之间要具有一定的磁性差异，即两种矿物的比磁化率不同。

（3）对于磁性强的矿物，其受到的磁力要大于各种机械力之和，即：
机磁＞f f ∑
2.磁性矿粒被分离出来的必要条件是：
机
磁＞f f ∑
磁性矿粒所受到的磁力必须大于与它方向相反的机械力的合力。

即：
机磁＞f f ∑
H H dl
dH
VH
f grad 0000⨯==χμκμ磁 水阻力摩擦力离心力浮力重机
f f f F G f
++++=∑
3.矿粒所受磁力大小与自身磁性 和磁选机提供的磁场力（H grad H ）有关。

比磁力：作用在单位质量颗粒上的磁力。

运用比磁力的概念可消除矿物颗粒中实际存在的空隙对磁力计算的影响。

F 磁= f 磁/m= μ0 χ H gradH
式中： H gradH －磁场力，A/m 2
比磁力公式表明：作用在磁性颗粒上的磁力决定于颗粒的磁性χ值和磁选设备的磁场力HgradH 。

无论是提高磁场力或提高颗粒的比磁化率，都可以提高颗粒所受的磁力。

选分χ值高的矿物如强磁性矿物时，磁选机的磁场力H gradH 相对可以小些，选分χ值较低的矿物如弱磁性矿物时，磁场力H gradH 就应该很大。

第二节 磁性矿物 一、矿物磁性分类
从物理学角度讲，物质可分为三类：顺磁性物质、逆磁性物质、铁磁性物质 根据矿物的比磁化率分类：
1 强磁性矿物，属于亚铁磁性，比磁化系数大于3000×10-8米3/千克。

如磁铁矿、钛磁铁矿、锌铁尖晶石、磁黄铁矿等。

该类矿物分选用弱磁选设备既能进行有效分选。

2 中磁性矿物，属亚铁磁性，比磁化系数为（500-3000）×10-8米3/千克。

半假象赤铁矿、某些钛铁矿、铬铁矿等。

该类矿物分选用中场强磁选设备既可进行选别。

3.弱磁性矿物，大部分属顺磁性，比磁化系数为（15-500）×10-8米3/千克。

赤铁矿、褐铁矿、菱铁矿、钛铁矿、水锰矿、硬锰矿、黑云母、辉石等。

该类矿物选别需采用强磁选进行回收。

4.非磁性矿物，属顺磁性和逆磁性，比磁化系数为（<15）×10-8米3/千克。

如，方解石、长石、萤石、方铅矿、石英、重晶石、白铅矿等。

二、强磁性矿物的磁性特点
磁铁矿为代表，属亚铁磁性，内部存在磁畴结构，其磁性特点有：
① 磁铁矿的磁化强度和磁化率很大，存在磁饱和现象，且在较低的磁场强度下就可以达到饱和；
② 磁铁矿的磁化强度、磁化率和磁场强度间具有曲线关系。

比磁化率随磁场强度变化而变化。

磁铁矿的磁化强度除与矿石性质有关外，还与磁场强度变化历程有关； ③磁铁矿存在磁滞现象，当它离开磁化场后，仍保留一定的剩磁；要想去掉剩磁，就需要给它施加一个反向磁场。

使剩磁完全去掉所加的反向磁场的磁场强度叫矫顽磁力。

④磁铁矿的磁性与矿石的形状和粒度有关（后面详述）。

⑤磁性变化与温度有关，温度高于临界值时，内部磁畴消失，呈现顺磁性。

三、弱磁性矿物的磁性特点
1. 弱磁性矿物属顺磁性，磁性特点有明显的不同：
①比磁化率为一常数，比磁化率大小只与矿物本身组成有关。

②弱磁性矿物没有磁饱和现象和磁滞现象，它的磁化强度与磁场强度间为直线关系； ③若弱磁性矿物中混入强磁性矿物，即使量少也会对磁特性产生较大的影响（磁种）。

例如假象赤铁矿是弱磁性矿物，如果在它的内部残留有少量磁铁矿，它的磁性就会大大提高。

这一点在选别弱磁性矿物，特别是精选时，应特别注意。

2.改变矿物磁性的方法
磁性率：矿石中FeO 含量和全铁TFe 的含量的百分比，反映铁矿石的磁性。

纯磁铁矿的磁性率＝（56+16）/
（56×3）×100％＝42.8％
●改变矿物磁性方法：容积磁性的改变和表面磁性的改变。

●改变矿物容积磁性的方法是磁化焙烧。

铁矿石的磁化焙烧是一个火法冶金过程，其目的是利用一定温度一定气
氛把弱磁性的铁矿物转变为磁铁矿或者磁赤铁矿。

（1）还原焙烧
在570℃左右，用含有CO、 H2、C、 CH4等成份的还原剂对赤铁矿进行还原焙烧，反应如下：
3Fe2O3+CO=2Fe3O4+CO2
3Fe2O3+H2=2Fe3O4+H2O
3Fe2O3+C=2Fe3O4+CO
赤铁矿还原后的产物Fe3O4，若在还原气氛中冷却到室温，最终产物是Fe3O4。

若在还原气氛中冷却到300℃－400℃，再在室温中冷却，最终产物是磁磁铁矿γ- Fe2O3。

（2）中性焙烧
在300℃－400℃，不加空气或少量空气的条件下，菱铁矿分解变成Fe3O4：
2FCO3+1/2O2→Fe2O3+2CO2(少量空气)
3Fe2O3+CO→2Fe3O4+CO2
（3）氧化焙烧
黄铁矿在氧化气氛(或通入大量空气)中短时间焙烧后被氧化变成强磁性的磁黄铁矿。

如延长焙烧时间，则磁黄铁矿继续氧化变成磁铁矿。

7FeS2+6O2→2Fe3S8+SO2(中短时间)
焙烧时间长磁黄铁矿氧化成Fe3O4
3Fe3S8+38O2→7Fe3O4+24SO2（长时间）
第三节磁选设备
一、磁选设备的分类
根据磁场强弱分类：弱、中、强。

根据分选介质分类：干式、湿式。

根据磁场类型分类：恒定、旋转、交变、脉动。

根据分选机构分类：圆筒式、带式、盘式、环式等。

磁选机按磁场强度的强弱可以分为：
（一）弱磁场磁选机。

磁场强度大约在800—2000奥斯特之间，用于分选强磁性矿物。

（二）强磁场磁选机。

磁场强度为6000～26000奥斯特，用于选分弱磁性矿物。

二、弱磁场磁选设备
（一）.磁力脱水槽
磁力脱水槽是靠重力、磁力和上升水流力综合作用的弱磁场磁选设备。

1.设备构造：
包括槽体、拢矿筒、磁系、给水管和排水管等部分组成。

磁系由锶铁氧体永磁块组成。

磁系由锶铁氧体永磁块组成，排成圆柱台阶形放置在槽内下部。

沿轴向，磁场上弱下强；沿径向，磁场外弱内强。

2.分选过程：
给入矿浆后，重力使矿粒下沉；磁力加速磁性矿粒下沉并使磁性矿粒被吸到磁系表面；上升水流作用力阻止非磁性细粒脉石和矿泥的沉降，使其随上升水流进入溢流，从而与磁性矿粒分开；上升水流还可使磁性矿粒呈松散状态，把夹杂的脉石冲洗出来，提高磁性精矿品位。

3.特点与应用
优点：结构简单，维护方便，处理能力大。

缺点：不能排掉粗粒脉石。

主要用于细粒磁铁矿石磁选前的脱泥和过滤前磁铁矿精矿的浓缩，属于弱磁场磁选机械。

磁力脱水槽的部分型号与技术参数
（二）永磁筒式磁选机
永磁筒式磁选机广泛用于磁铁矿分选、磁性加重介质回收及为湿式强磁选给矿作准备。

1.结构：
由圆筒、磁系、分选槽及给料、排料、溢流机构。

小筒径的为3极磁系，大筒径（大于750mm）的采用4极至6极磁系。

极性沿周边方向交变，沿轴向极性相同；磁系包角106°～135。

根据槽体结构形式的不同，湿式圆筒磁选机有三种槽体结构形式：顺流式、逆流式和半逆流式，如图所示。

顺流型逆流型半逆流型
2.永磁圆筒式磁选机的分选过程：
矿浆经给矿筒进入磁选机槽体后，在吹散水的作用下，呈松散悬浮状态进入给矿区，磁性矿粒被吸在旋转的圆筒表面；磁系的极性交替使磁性颗粒成链地进行翻动（磁搅拌），清洗出夹杂的非磁性脉石；磁性矿粒被旋转圆筒带至磁系外区时，因磁场减弱，被冲洗水冲下进入精矿槽中；弱磁性与非磁性矿粒在槽体内矿浆流作用下，从底板的尾矿孔流出。

3.半逆流型永磁圆筒式磁选机
（1）工作原理：
矿浆由园筒下部给入槽内，磁性矿粒被园筒带到一定高度后落到精矿槽中，非磁性矿粒被运动的矿浆带着沿和园筒转动方向相反的方向到尾矿槽中。

（2）特点：
①给矿方向和磁系磁力方向相同，精矿易与圆筒接触，回收率较高。

②尾矿流动方向与滚筒转动方向相反，使得磁性矿粒被吸引的机会较多，夹杂于磁性矿粒间的非磁性矿粒容易清除。

（3）应用：
半逆流型永磁圆筒磁选机可以得到较高的精矿品位和回收率，适用于-0.2mm的细粒强磁性矿石的精选和粗选。

二、强磁场磁选机
（一）干式电磁园盘式强磁选机
1.磁选机结构：盘式磁选机有单盘、双盘和三盘三种.双盘磁选机主要由给料斗、永磁分矿筒、偏心振动给矿盘、磁。

2.分选过程：物料从给矿斗均匀给到给料圆筒上，其中的强磁性矿粒被吸在圆筒上，并随圆筒转动至下方磁场减弱处卸下，进入强磁性产品接料斗中。

未被吸住的矿粒给到振动槽前端的筛网上，筛上部分单独处理，筛下部分进入振动槽上。

当这部分矿粒被运送到圆盘下面的工作间隙处时，弱磁性矿粒受到强磁场的作用被吸到圆盘边缘上，并随圆盘转到振动槽外。

由于槽外磁场急剧减小，这些弱磁性矿粒被卸入振动槽两侧的接料斗中。

非磁性矿物则由振动槽末端排出。

3.特点：该机型适用于分选比磁化系数大于5.0×10-7米3/千克、粒度小于2mm的弱磁性矿石。

4.应用：多用在含有稀有金属矿物的粗精矿（如粗钨精矿、钛铁矿、锆英石和独居石等混合精矿）的精选。

（二）干式永磁对辊式强磁选机
1.对辊强磁选机结构：它主要由磁辊、感应卸矿辊、弱磁给矿筒、给矿料斗、接矿料斗等部分组成。

两个磁辊相对配置，构成闭合磁路。

每个磁辊由三个磁极、两组永磁块组成。

中间磁极宽200mm，两端磁极宽100mm。

2.分选过程：物料由上部给矿斗先给到弱磁给矿筒上，将强磁性矿粒选出。

然后通过分矿槽和可调给矿斗给到两磁辊之间的三个高磁场区。

非磁性矿粒不受磁力作用，在重力作用下直接掉入尾矿斗中。

磁性矿粒受磁力作用被吸在磁辊上，并随之一起转动。

随着磁辊转角的改变，磁场强度逐渐减弱，磁性不同的矿拉先后掉入中矿斗、精矿斗中。

最后吸在磁辊上的少量磁性较强的矿物，被感应辊卸下。

3.应用：适用于分选粒度为3mm以下的含有多种不同磁性矿物的物料。

（三）琼斯型强磁选机
1.磁选机结构：该机已成为国内外实际应用和生产的主要类型。

它主要由磁系、分选转环、清洗系统、传动装置等部分组成。

2.分选过程：当分选箱随着转环旋转进入磁系区时，矿浆给入到上转环中的齿板间隙中。

给矿浓度要求为50－55％，并且给矿要预先过筛，筛除杂质和粗粒。

矿浆中的磁性矿粒被吸到齿板的齿尖上。

而非磁性矿粒内分选箱底部流入到下结环中再选。

在给矿点后60°角处用较低的压力水冲洗出中矿。

再转60°角后用高压水冲洗出精矿
3.琼斯型强磁选机的特点：
优点：①采用齿板作聚磁介质，提高了磁场强度和梯度，增加分选面积，提高处理能力；
②转盘和磁轭组成闭合磁路，分选区较长，回收率提高；
③空气隙较小，减少磁阻，提高磁场强度；
④磁板深度长（220mm），配合压力水清洗，精选作用较强，品位较高。

⑤用高压水冲洗，减轻堵塞现象。

缺点：分选－0.037mm细粒级效果不好；尚存在堵塞现象；机体重量较大，能耗大，需要冷却系统。

4.应用：该机适用于分选赤铁矿、菱铁矿、钛铁矿等弱磁性矿物。

（四）萨拉型转环式高梯度强磁选机
1.磁选机结构：它由两个螺线管、转环、给矿系统、冲洗系统等主要部分组成。

螺线管为鞍形线圈，能够让转环
2.分选过程：矿浆由上导磁体的长孔流到处在磁化区的分选室中，弱磁性颗粒被吸附到磁化了的聚磁介质上，非磁性颗粒随矿浆流通过介质的间隙流到分选室底部排出成为尾矿，被吸附的弱磁性颗粒随分选环转动，进人磁化区域的清洗段，进一步清洗掉非磁性颗粒，接着，转离磁化区，弱磁性颗粒在冲洗水的作用下，成为精矿。

3.萨拉型转环式高梯度强磁选机的特点：
与琼斯型强滋选机相比，萨拉型转环式高梯度强磁选机磁场的方向和矿浆流的方向是平行的，矿浆流不直接冲刷介质；钢毛聚磁介质只占分选体积的5－12％，钢毛介质比表面积大，因此处理能力大，且分选下限低，是处理微细粒物料较有成效的设备；磁路结构合理，转环不是磁路的组成部分，磁体漏滋少，设备重量轻。

第四节磁选实践
一、铁矿石的磁选
我国具有代表性的铁矿种类：
（1）鞍山式铁矿是我国最重要的铁矿床。

矿石中金属矿物以磁铁矿为主，其次是赤铁矿、菱铁矿；脉石矿物有石英、绿泥石、角闪石、云母、长石和方解石等。

（2）镜铁山式铁矿主要分布在我国西北部甘肃境内，矿石中主要金属矿物为镜铁矿、菱铁矿等，共生有价矿物为重晶石。

脉石矿物主要为碧玉、铁白云石等。

（3）攀枝花式铁矿是一种伴生钒、钛、钴等多种元素的磁铁矿，其矿石储量居我国铁矿总储量的第二位。

矿石中主要金属矿物有含钒钛磁铁矿、钛铁矿，硫化物以磁黄铁矿为主。

根据含铁矿物的不同，有工业价值的铁矿石主要有：磁铁矿石、赤铁矿石、褐铁矿石、菱铁矿石和混合型铁矿石（赤铁矿一磁铁矿混合矿石、含钛磁铁矿石、含铜磁铁矿石）等。

（一）攀枝花钒钛磁铁矿选矿
1.选厂概况及早期工艺流程：
攀枝花钒钛磁铁矿是我国典型的磁铁矿之一。

也是世界著名的提钒炼钢基地。

矿石中主要金属矿物有：钛磁铁矿、钛铁矿，其次为磁赤铁矿、褐铁矿、针铁矿，次生磁铁矿。

硫化矿物以磁黄铁矿为主，另有钴镍黄铁矿、硫钴矿、硫镍钴矿等。

脉石矿物以钛普通辉石、斜长石为主，其次为钛闪石、橄榄石、绿泥石、蛇纹石等。

矿石输出矿石平均TFe品位31.30％，Tio2品位11.42%，V2O5品位0.31％。

攀钢矿业公司选矿厂是是全国目前最大的钒钛磁铁矿选矿厂。

在2005年以前，选厂磨选生产工艺流程为：“一段磨矿分级，一粗、一精，二次选别”
2.存在的问题：
攀钢密地选矿厂设计原矿处理量1350万吨，铁精矿产量588万吨，设计精矿品位53％，但是投产后在产量和质量上都未达到设计指标。

原因：选矿试验研究的矿样代表性较差。

特别是近年来，随着矿山向中、深部开采，矿石性质发生了较大的变化，有用矿物嵌布粒度变细，难磨难选程度增加，改造前的生产规模为年产铁精矿430万吨左右，铁精矿品位52.80％。

但由于受到攀枝花钒钛磁铁矿特殊的矿石性质（理论品位57％）和选厂简单的一段磨选生产工艺流程的限制，决定了既要保铁精矿产量不降低，铁精矿品位又要提高，其难度相当大。

3.改进措施
由于阶磨阶选流程体现能抛早抛（粗粒抛尾）原则，不仅能降低磨机不必要的功耗，提高磨机的工作效率，还能减少物料的过磨，进而提高一段磨矿的台时处理量。

同时由于阶磨阶选两段磨矿流程对矿石性质的适应性大大增强，采用阶磨阶选对稳定生产更有利。

2002年，攀钢通过研究和工业性试验，确定采用阶段磨矿阶段选别的流程，经过技术改造，使得精矿品位从原来的52.8％提高到54％，使得磨机处理能力提高，精矿产量为年产480万吨。

达到了精矿产量不降低，品位提高的目的，显著增加了公司的经济效益。

（二）弱磁性铁矿物的磁化焙烧与弱磁选
磁化焙烧是矿石加热到一定温度后在相应气氛中进行物理化学反应的过程。

焙烧磁化产物一般用弱磁选的方法进行分选。

典型的（酒钢选矿厂）生产流程见图。

二、锰矿石的磁选
锰矿物属于弱磁性矿物，其比磁化率与脉石矿物的差别较大，因此，锰矿石的强磁选占有重要的地位。

对组成比较简单、嵌布粒度较粗的碳酸锰矿石和氧化锰矿石用单一磁选流程可获得较好的分选指标.图示为湖南桃江锰矿强磁选流程。

思考题：
1、为什么磁选需要在不均匀磁场中进行？
2、强磁性、中磁性、弱磁性矿物是依据什么进行分类的？
3、举例介绍磁化焙烧的概念。

4、琼斯型磁选机有哪些特点？。