磁选的基本原理
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1Oe等于真空中磁感应强度为1Gs处的磁场强度， 两种单位制之间的换算关系为 1A/m = 4π×10-3Oe
资源与环境工程学院矿物加工工程
第一章
磁选的基本原理
三、非均匀磁场和磁场梯度
均匀磁场：各点的磁场强度的大小相等、方向相同， 即H为常数； 非均匀磁场：磁力线分布不均匀，磁场强度的大小和 方向是变化的。磁场的不均匀程度可以用磁场梯度表 示，即dH/dx或gradH。
第一章
磁选的基本原理
磁选方法及设备的发展：
工业上应用磁选法选别磁性物质是在19世纪末，美国和 瑞典制造出第一批用于干式磁选的电磁筒式磁选机。20世 纪初，在瑞典出现了湿式筒式磁选机。 高梯度磁选机是20世纪70年代发展起来的一项磁选工 艺，它能够有效的回收磁性很弱、粒度很细的磁性矿粒。近 年来，将高梯度技术和超导技术结合起来，又研制出了高梯 度超导磁选机。 磁流体分选作为磁选的一门新兴学科，其分选理论、磁 流体的制备及分选设备尚在不断完善阶段。
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第一章
磁选的基本原理
资源与环境工程学院矿物加工工程
第一章
磁选的基本原理
资源与环境工程学院矿物加工工程
第一章
磁选的基本原理
资源与环境工程学院矿物加工工程
第一章
磁选的基本原理
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第一章
磁选的基本原理
磁性颗粒在磁场中的受力： 磁性颗粒在均匀磁场中的受力：只受转矩作用，转矩使 其长轴平行于磁场方向，处于稳定状态； 磁性颗粒在非均匀磁场中的受力：除受转矩作用外，还 受磁力作用。磁力呈现引力作用，使颗粒向着磁场强度 升高的方向移动，最后吸在磁极上。 磁选设备分选空间中磁场的基本要求：不但要有一定的 磁场强度，而且还要高的磁场梯度。
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第一章
磁选的基本原理
2、回收磁性颗粒所需要的磁力 磁性颗粒在磁场中分离有吸出型、吸住型和偏移型三种。
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第一章
磁选的基本原理
干式磁选分离中的机械力主要有：重力和离心 惯性力 湿式磁选分离中的机械力主要有：重力和流体 对颗粒的阻力。
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第一章
磁选的基本原理
所以，对于质地均匀的物体常用单位外磁场强 度使物体所产生的磁化强度来表示它的磁性，即 κ0=M/H κ0——物体的磁化系数或磁化率；表示物体 被磁化难易程度的物理量。 M——物体的磁化强度，A/m； H——外磁场强度，A/m。
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第一章
磁选的基本原理
由右图受力分析可知，重力在 圆筒表面切线方向的分力会引 起颗粒在圆筒表面的滑动，因 此： Ff≥gsina
或（Fm+gcosa-ν2）tgΦ ≥gsina tgΦ：颗粒与筒面的摩擦系数；
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第一章
磁选的基本原理
Fm≥ν2/R +gsin（α-φ）/sinφ
第一章
磁选的基本原理
七、磁性颗粒在非均匀磁场中所受的磁力 作用在单位质量颗粒上的磁力——比磁力： fm =Fm/m =μ0pm△H/△Lm 而 pm=κ0H△v=χ0ρH△V代入上式则有：
fm= μ0χ0 HgradH
单位为N/kg，
gradH——磁场梯度
HgradH——磁场力。
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φ——颗粒和筒面之间的静摩擦角 从上式可以看出，对于给定的磁滑轮，在滚筒 半径、旋转速度和摩擦角一定时，颗粒在不同的位 置（即α角不同），所受的机械力也不同。要把磁性
颗粒吸附在辊皮上所需的磁力也不同，因此要求出
所需的最大磁力：Fm=ν2/R +g/sinφ
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第一章
磁选的基本原理
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第一章
磁选的基本原理
八、回收磁性颗粒所需要的磁力
1、磁选分离的基本条件 磁选是根据物料中不同颗粒之间的磁性差异，在 非均匀磁场中借助于颗粒所受磁力、机械力等的不同 而进行分离的一种方法。
物料在分选空间的受力：磁力和机械力（重力、
摩擦力、流体阻力和惯性力等）。
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磁场强度（H)：是指在任何介质中，磁场中某点的 磁感应强度与同一点上磁介质的磁导率μ（表征磁介 质磁性的物理量）的比值，H = B/μ
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第一章
磁选的基本原理
在国际单位制中，磁场强度B的单位为A/m(安培 每米)，磁导率μ的单位为H/m（亨利每米）。 在高斯单位制中，μ是一个纯数，所以磁场强度 的量纲与磁感应强度的量纲是相同的，磁场强度的 单位为Oe（奥斯特）。
Fm≥g(ρ1-1000)/ρ1+18μυ/(d2ρ1)+2hυ02/L2
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第一章
磁选的基本原理
Fm≥g(ρ1-1000)/ρ1+18μυ/(d2ρ1)+2hυ02/L2 影响磁力的因素：从上式中可以看出，在湿式
磁分选过程中，吸出磁性颗粒所需要的磁力与颗粒
的粒度、密度、浆体通过分选空间的平均速度等有 关。颗粒的速度越小，密度越大，所需要的磁力也 就越大。
六、在磁介质中H、B、M之间的关系 B = μH 当电流的磁场中有磁介质时，磁场中任意一点的 磁感应强度B，除了包括电流产生的磁场外，还应 考虑磁介质磁化后，分子电流的附加磁场。 B =μ0（H+M） κ0=M/H B =μ0（1+κ0）H 令μr= 1+κ0 B =μ0H=μ0μrH= μH
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第一章
磁选的基本原理
一、概述
磁选：是在不均匀磁场中利用矿物之间磁性的差异 而使不同矿物实现分离的一种选矿方法。 磁选法广泛用于黑色金属矿石的分选、有色和 稀有金属矿石的精选、重介质选矿中磁性介质的回 收和净化、非金属矿中含铁杂质的脱除、煤矿中铁 物的排除、垃圾及污水处理等方面。
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能找出简单的关系。
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第一章
磁选的基本原理
当磁化均匀时，产生的退磁场强度与磁化强度 成正比，即 Hd = -NM
Hd、M的单位相同，为A/m；
N为退磁系数，其值取决于物体的形状。
实际分选中的颗粒都是不规则的，所以N一般
取0.16。
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第一章
磁选的基本原理
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第一章
磁选的基本原理
物质在磁场中的磁化强度： 物体被磁化的程度用磁化强度M表示，磁化强度 是单位体积物体的磁矩，即： M = ∑Pm/V ∑Pm——物体各原子（或分子）磁矩的矢量和 V——物体的体积
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第一章
磁选的基本原理
物理意义：在磁感应强度为B的外磁场作用下，单位体 积物体的磁矩，是一个体现在外磁场作用下物体被磁化 程度的物理量，单位为A/m。 磁性和体积都相同的甲乙两物体，在相同的外磁场 中磁化，则磁化强度必然相同；反之必不然，但不能说 一者比另一者的磁性强。
第一章
磁选的基本原理
五、退磁场
物体在外磁场中被磁化后，如果两端出现磁极，
将在物体内部产生磁场，其方向与外磁场相反或接近
相反，因而有减退磁化的作用，这个磁场叫退磁场。
退磁场强度Hd在物体的内部是从N极到S极，恰 好与外磁场的方向相反。在一般物体中，退磁场往往 是不均匀的，因而使原来有可能均匀的磁化也会变成 不均匀的，在这种情况下，磁化强度和退磁场之间不
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第一章
磁选的基本原理
磁场梯度的定义（gradH）：沿磁场强度最大变化 率方向上，单位距离的磁场强度的变化率。 磁场梯度的方向：磁场强度在该点处变化率最大的 方向；
磁场梯度的大小：这个变化率最大的数值。
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第一章
磁选的基本原理
磁场梯度的计算： 磁场强度在最大变化率方向 上的分布函数H（x），对 此函数求导gradH ，即可 得到某点磁场梯度数值。
对于表皮较为粗糙的皮带，φ =30°或sinφ=0.5，因 而有：Fm=ν2/R +2g 此时颗粒所在位置的角度为α=120°，所需要的比磁 力最大。
注意：当颗粒的直径与辊筒半径相比不能够忽略时， Fm的计算公式参考P102 公式7-36。
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第一章
磁选的基本原理
B、下面给料湿式磁分离所需要的比磁力 湿式磁选时，介质对颗粒的阻力， 特别是介质对微细粒的运动阻力 是不能够忽略的，当浆体沿给料 槽进入磁选机的工作区后，磁性 颗粒的受力情况如图：
第一章
磁选的基本原理
f磁 f机
保证分选磁性颗粒和非磁性颗粒的条件是： Fm>∑F机 Fm——作用在磁性颗粒上的磁力 ∑F机——作用在颗粒上的与磁力方向相反的所有 机械力的合力。 资源与环境工程学院矿物加工工程
第一章
磁选的基本原理
如果要分离磁性较强和磁性较弱的2种固体颗粒，则 必须满足的条件为： F1m>∑F机>F2m F1m——作用在磁性较强颗粒上的磁力 F2m——作用在磁性较弱颗粒上的磁力
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第一章
磁选的基本原理
注意：计算颗粒的fm，一般采用颗粒中心处的磁 场强度H，因此，只有磁场梯度gradH是常数，计算 结果才是正确的。但实际中，设备分选空间的gradH 不是常数，所以颗粒越小，计算误差也越小。 磁力的方向： 是沿磁场梯度的方向，即颗粒所受磁力的方向指向 磁场梯度升高的方向。
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第一章
磁选的基本原理
四、物体的磁化、磁化强度
物质磁性产生的原因： 原子是有磁性的，由原子或分子组成的物体也具 有磁性。原子中各个电子产生的磁效应用原子磁矩表 示，而分子产生的磁效应则用分子磁矩表示。
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第一章
磁选的基本原理
物体不受外磁场作用：由于分子的热运动使得分 子磁矩的取向分散，其矢量和为零。 物体受外磁场作用：分子磁矩沿外磁场方向取向， 其矢量和不为零，从而显现磁性，这就是物质被 磁化的本质。 非磁性物质：并非绝对没有磁性，只是这种物体 中的分子磁矩在磁场中的取向程度极小而已。
第一章
磁选的基本原理
实际物质的质地往往是不均匀的 比磁化系数或比磁化率χ0：单位磁场强度在单位质 量物体上产生的磁矩（可消除物质内部空隙影响） χ0= ∑Pm/（Vρ1H）=κ0/ρ1
式中χ0——物体的比磁化率，m3/kg ρ1——物体的密度，kg/m3 物体的比磁化率和物质的磁性的关系？
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第一章
磁选的基本原理
二、磁学的概念
磁场是物质的特殊形态，显示在载电导体或磁极 的周围，描述磁场大小和方向的物理量有磁感应强 度B和磁场强度H。 磁感应强度（B）：磁场中某点的磁感应强度的大小， 等于该点的导线通过每单位电流所受力的最大值， 它的方向为放在该点的小磁针的N极所指的方向。
第一章
磁选的基本原理
A、上面给料的干式磁分离所需要的比磁力 作用在颗粒上的力有：重力G、筒 皮对颗粒的摩擦力Ff、磁系对磁性 颗粒的磁吸引力Fm、与磁力方向相
反的离心惯性力Fc。
磁分离的任务：将磁性颗粒或物料 块吸在筒面或辊面上，非磁性颗粒 或物料块在离心惯性力和重力作用 下脱离辊面，实现分离。
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第一章
磁选的基本原理
由式可以知道，作用在磁性颗粒上的磁力fm由反映
磁性颗粒的比磁化系数χ0和反映所在磁场特性的磁
场力HgradH两部分组成，无论是提高哪一方面都
可以提高颗粒所受的磁力。 问题： 1、看公式说明为什么磁选必须在非均匀磁场中进行？
2、为什么强磁性物质必须在…磁选设备中进行磁选，
而弱磁性物质在…..磁选设备中进行磁选？
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三、非均匀磁场和磁场梯度
均匀磁场：各点的磁场强度的大小相等、方向相同， 即H为常数； 非均匀磁场：磁力线分布不均匀，磁场强度的大小和 方向是变化的。磁场的不均匀程度可以用磁场梯度表 示，即dH/dx或gradH。
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磁选方法及设备的发展：
工业上应用磁选法选别磁性物质是在19世纪末，美国和 瑞典制造出第一批用于干式磁选的电磁筒式磁选机。20世 纪初，在瑞典出现了湿式筒式磁选机。 高梯度磁选机是20世纪70年代发展起来的一项磁选工 艺，它能够有效的回收磁性很弱、粒度很细的磁性矿粒。近 年来，将高梯度技术和超导技术结合起来，又研制出了高梯 度超导磁选机。 磁流体分选作为磁选的一门新兴学科，其分选理论、磁 流体的制备及分选设备尚在不断完善阶段。
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磁性颗粒在磁场中的受力： 磁性颗粒在均匀磁场中的受力：只受转矩作用，转矩使 其长轴平行于磁场方向，处于稳定状态； 磁性颗粒在非均匀磁场中的受力：除受转矩作用外，还 受磁力作用。磁力呈现引力作用，使颗粒向着磁场强度 升高的方向移动，最后吸在磁极上。 磁选设备分选空间中磁场的基本要求：不但要有一定的 磁场强度，而且还要高的磁场梯度。
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2、回收磁性颗粒所需要的磁力 磁性颗粒在磁场中分离有吸出型、吸住型和偏移型三种。
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干式磁选分离中的机械力主要有：重力和离心 惯性力 湿式磁选分离中的机械力主要有：重力和流体 对颗粒的阻力。
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所以，对于质地均匀的物体常用单位外磁场强 度使物体所产生的磁化强度来表示它的磁性，即 κ0=M/H κ0——物体的磁化系数或磁化率；表示物体 被磁化难易程度的物理量。 M——物体的磁化强度，A/m； H——外磁场强度，A/m。
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由右图受力分析可知，重力在 圆筒表面切线方向的分力会引 起颗粒在圆筒表面的滑动，因 此： Ff≥gsina
或（Fm+gcosa-ν2）tgΦ ≥gsina tgΦ：颗粒与筒面的摩擦系数；
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Fm≥ν2/R +gsin（α-φ）/sinφ
第一章
磁选的基本原理
七、磁性颗粒在非均匀磁场中所受的磁力 作用在单位质量颗粒上的磁力——比磁力： fm =Fm/m =μ0pm△H/△Lm 而 pm=κ0H△v=χ0ρH△V代入上式则有：
fm= μ0χ0 HgradH
单位为N/kg，
gradH——磁场梯度
HgradH——磁场力。
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φ——颗粒和筒面之间的静摩擦角 从上式可以看出，对于给定的磁滑轮，在滚筒 半径、旋转速度和摩擦角一定时，颗粒在不同的位 置（即α角不同），所受的机械力也不同。要把磁性
颗粒吸附在辊皮上所需的磁力也不同，因此要求出
所需的最大磁力：Fm=ν2/R +g/sinφ
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八、回收磁性颗粒所需要的磁力
1、磁选分离的基本条件 磁选是根据物料中不同颗粒之间的磁性差异，在 非均匀磁场中借助于颗粒所受磁力、机械力等的不同 而进行分离的一种方法。
物料在分选空间的受力：磁力和机械力（重力、
摩擦力、流体阻力和惯性力等）。
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磁场强度（H)：是指在任何介质中，磁场中某点的 磁感应强度与同一点上磁介质的磁导率μ（表征磁介 质磁性的物理量）的比值，H = B/μ
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在国际单位制中，磁场强度B的单位为A/m(安培 每米)，磁导率μ的单位为H/m（亨利每米）。 在高斯单位制中，μ是一个纯数，所以磁场强度 的量纲与磁感应强度的量纲是相同的，磁场强度的 单位为Oe（奥斯特）。
Fm≥g(ρ1-1000)/ρ1+18μυ/(d2ρ1)+2hυ02/L2
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Fm≥g(ρ1-1000)/ρ1+18μυ/(d2ρ1)+2hυ02/L2 影响磁力的因素：从上式中可以看出，在湿式
磁分选过程中，吸出磁性颗粒所需要的磁力与颗粒
的粒度、密度、浆体通过分选空间的平均速度等有 关。颗粒的速度越小，密度越大，所需要的磁力也 就越大。
六、在磁介质中H、B、M之间的关系 B = μH 当电流的磁场中有磁介质时，磁场中任意一点的 磁感应强度B，除了包括电流产生的磁场外，还应 考虑磁介质磁化后，分子电流的附加磁场。 B =μ0（H+M） κ0=M/H B =μ0（1+κ0）H 令μr= 1+κ0 B =μ0H=μ0μrH= μH
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一、概述
磁选：是在不均匀磁场中利用矿物之间磁性的差异 而使不同矿物实现分离的一种选矿方法。 磁选法广泛用于黑色金属矿石的分选、有色和 稀有金属矿石的精选、重介质选矿中磁性介质的回 收和净化、非金属矿中含铁杂质的脱除、煤矿中铁 物的排除、垃圾及污水处理等方面。
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能找出简单的关系。
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磁选的基本原理
当磁化均匀时，产生的退磁场强度与磁化强度 成正比，即 Hd = -NM
Hd、M的单位相同，为A/m；
N为退磁系数，其值取决于物体的形状。
实际分选中的颗粒都是不规则的，所以N一般
取0.16。
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物质在磁场中的磁化强度： 物体被磁化的程度用磁化强度M表示，磁化强度 是单位体积物体的磁矩，即： M = ∑Pm/V ∑Pm——物体各原子（或分子）磁矩的矢量和 V——物体的体积
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物理意义：在磁感应强度为B的外磁场作用下，单位体 积物体的磁矩，是一个体现在外磁场作用下物体被磁化 程度的物理量，单位为A/m。 磁性和体积都相同的甲乙两物体，在相同的外磁场 中磁化，则磁化强度必然相同；反之必不然，但不能说 一者比另一者的磁性强。
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五、退磁场
物体在外磁场中被磁化后，如果两端出现磁极，
将在物体内部产生磁场，其方向与外磁场相反或接近
相反，因而有减退磁化的作用，这个磁场叫退磁场。
退磁场强度Hd在物体的内部是从N极到S极，恰 好与外磁场的方向相反。在一般物体中，退磁场往往 是不均匀的，因而使原来有可能均匀的磁化也会变成 不均匀的，在这种情况下，磁化强度和退磁场之间不
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磁场梯度的定义（gradH）：沿磁场强度最大变化 率方向上，单位距离的磁场强度的变化率。 磁场梯度的方向：磁场强度在该点处变化率最大的 方向；
磁场梯度的大小：这个变化率最大的数值。
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磁场梯度的计算： 磁场强度在最大变化率方向 上的分布函数H（x），对 此函数求导gradH ，即可 得到某点磁场梯度数值。
对于表皮较为粗糙的皮带，φ =30°或sinφ=0.5，因 而有：Fm=ν2/R +2g 此时颗粒所在位置的角度为α=120°，所需要的比磁 力最大。
注意：当颗粒的直径与辊筒半径相比不能够忽略时， Fm的计算公式参考P102 公式7-36。
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B、下面给料湿式磁分离所需要的比磁力 湿式磁选时，介质对颗粒的阻力， 特别是介质对微细粒的运动阻力 是不能够忽略的，当浆体沿给料 槽进入磁选机的工作区后，磁性 颗粒的受力情况如图：
第一章
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f磁 f机
保证分选磁性颗粒和非磁性颗粒的条件是： Fm>∑F机 Fm——作用在磁性颗粒上的磁力 ∑F机——作用在颗粒上的与磁力方向相反的所有 机械力的合力。 资源与环境工程学院矿物加工工程
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如果要分离磁性较强和磁性较弱的2种固体颗粒，则 必须满足的条件为： F1m>∑F机>F2m F1m——作用在磁性较强颗粒上的磁力 F2m——作用在磁性较弱颗粒上的磁力
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注意：计算颗粒的fm，一般采用颗粒中心处的磁 场强度H，因此，只有磁场梯度gradH是常数，计算 结果才是正确的。但实际中，设备分选空间的gradH 不是常数，所以颗粒越小，计算误差也越小。 磁力的方向： 是沿磁场梯度的方向，即颗粒所受磁力的方向指向 磁场梯度升高的方向。
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四、物体的磁化、磁化强度
物质磁性产生的原因： 原子是有磁性的，由原子或分子组成的物体也具 有磁性。原子中各个电子产生的磁效应用原子磁矩表 示，而分子产生的磁效应则用分子磁矩表示。
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物体不受外磁场作用：由于分子的热运动使得分 子磁矩的取向分散，其矢量和为零。 物体受外磁场作用：分子磁矩沿外磁场方向取向， 其矢量和不为零，从而显现磁性，这就是物质被 磁化的本质。 非磁性物质：并非绝对没有磁性，只是这种物体 中的分子磁矩在磁场中的取向程度极小而已。
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实际物质的质地往往是不均匀的 比磁化系数或比磁化率χ0：单位磁场强度在单位质 量物体上产生的磁矩（可消除物质内部空隙影响） χ0= ∑Pm/（Vρ1H）=κ0/ρ1
式中χ0——物体的比磁化率，m3/kg ρ1——物体的密度，kg/m3 物体的比磁化率和物质的磁性的关系？
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磁选的基本原理
二、磁学的概念
磁场是物质的特殊形态，显示在载电导体或磁极 的周围，描述磁场大小和方向的物理量有磁感应强 度B和磁场强度H。 磁感应强度（B）：磁场中某点的磁感应强度的大小， 等于该点的导线通过每单位电流所受力的最大值， 它的方向为放在该点的小磁针的N极所指的方向。
第一章
磁选的基本原理
A、上面给料的干式磁分离所需要的比磁力 作用在颗粒上的力有：重力G、筒 皮对颗粒的摩擦力Ff、磁系对磁性 颗粒的磁吸引力Fm、与磁力方向相
反的离心惯性力Fc。
磁分离的任务：将磁性颗粒或物料 块吸在筒面或辊面上，非磁性颗粒 或物料块在离心惯性力和重力作用 下脱离辊面，实现分离。
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由式可以知道，作用在磁性颗粒上的磁力fm由反映
磁性颗粒的比磁化系数χ0和反映所在磁场特性的磁
场力HgradH两部分组成，无论是提高哪一方面都
可以提高颗粒所受的磁力。 问题： 1、看公式说明为什么磁选必须在非均匀磁场中进行？
2、为什么强磁性物质必须在…磁选设备中进行磁选，
而弱磁性物质在…..磁选设备中进行磁选？