磁选

第六章
3）颗粒性质对磁性的影响
磁 选
除了磁场强度对矿物磁性的影响外，颗粒的形状、颗粒的粒度、强磁性 矿物的含量和矿物的氧化程度等对磁性也有影响。 A）颗粒形状的影响 如图，组成相同、含量相同而形状不同的磁铁矿的比磁化强度、比磁化率与 磁场强度的关系。不同形状的矿粒，在相同的磁场中被磁化时显示的磁性不同。
如要消除剩磁Jr，需要对磁铁矿施加 一个反方向的退磁场。消除剩磁Jr所施加 的退磁场强度称为矫顽力，用Hc表示。
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2）磁铁矿的磁化本质
磁 选
磁铁矿的磁化本质，可以用磁畴理论解释。 从磁畴在磁化过程中的变化规律看，在磁化前期，以磁畴壁移动为主， 后期以磁畴转动为主。磁畴壁移动所需的能量较小，磁畴转动所需的能量 较大。
72 －136 KA/m) 和强磁场磁选机(磁极表面磁场强度H0＝480 －1600 KA/m) 两大类。
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磁 选
（1）弱磁场磁选设备 磁力脱水槽： 磁力脱水槽是一种磁力和 重力联合力场作用的选别设备。 目前应用的有永磁脱水槽和电 磁脱水槽两种。 脱水槽包括 槽体、拢矿筒、磁系、给水管 和排矿管等部分。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，用以产 生磁场。脱水槽磁场强度分布： 沿轴向的磁场强度是上部弱下 部强；沿径向的磁场强度是外 部弱中间强。
磁铁矿与脉石矿物的连生体，在生 产过程中极容易混入磁性精矿中，影响 精矿的质量。连生体的磁性与连生体的 结构、磁畴强度和分选介质有关。连生 体的比磁化系数与其中磁铁矿含量的关
系如图所示。
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（3）弱磁性矿物的磁性特点
磁 选
与强磁性矿物相比，弱磁性矿物的磁性有明显的不同： ①比磁化率小； ②比磁化率大小只与矿物组成有关，与磁场强度及矿物本身的形状、 粒 度等因素无关； ③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； ④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
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磁 选
（4）在非均匀磁场中磁性矿粒所受的磁力
一长度为L的磁性矿粒在非均匀磁场中被磁化后成为一个磁偶极子，其 长轴平行于磁场方向，两瑞呈现出S、 N 两个磁极，其磁极强度分别为＋ q 磁
和－q磁。某一磁极在磁场中某点所受磁力的大小为：
作用在单位质量矿粒上的磁力谓之比磁力：
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它是说明磁场特性的。由式知，作用在 矿粒上的比磁力大小取决于反映矿粒磁 性的比磁化系数 x0 和反映磁场特性的磁 场HgradH,
用下，焙烧至570℃左右时,可被还原成磁铁矿。
褐铁矿(2Fe2O3· 3H2O)在加热过程中首先排出化合水变成赤铁矿，然后按上
述反应被还原成磁铁矿。
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(2)中性焙烧
磁 选
用于菱铁矿。菱铁矿在不通空气或通入少量空气的情况下加
热到300－400℃时，被分解变成磁铁矿。
(3)氧化焙烧
用于黄铁矿。黄铁矿在氧化气氛(或通入大量空气)中短时间
磁矩矢量和不等于零，因而物体显示磁性。我们把在外磁场作用下，使物体显
示磁性的过程称为磁化。
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为了衡量物体被磁化的程度，引入磁化强度矢量的概念。磁化强度在数值
上是单位体积被磁化物体的磁矩。用J表示。
物体的磁化强度J与外磁场强度H成正比。即:
k0的物理意义是表示单位体积物体在单位磁场强度的外磁场中磁化时所产 生的磁矩。它的数值大小表明了磁化的难易程度。 体积磁化系数与其密度的比值称为物体比磁化系数，x0用表示。即
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（1）矿物的磁性分类
磁 选
3 矿物质的磁性
磁性可看成是物质内带电粒子运动的结果，是物质的基本属性之一。自然 界中各种物质都具有不同程度的磁性，大多数物质的磁性都很弱，只有少数物 质才有较强的磁性。就磁性来讲，物质可分为三类：
顺磁性物质
逆磁性物质 铁磁性物质（亚铁磁性、反铁磁性） 顺磁性、逆磁性、铁磁性物质的磁化强度和 磁场强度间的关系，如图所示。 顺磁性物质的上述关系是斜率为正的直线关系； 逆磁性物质为负斜率直线关系；铁磁性物质为一 渐近曲线，随磁场强度增大，物质磁化强度始变 化很快，然后趋于平缓，最后达到饱和。
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。
第六章
4
（1）概述
磁 选
磁选设备
磁选设备包括磁选机、磁力脱水槽、磁分析器、预磁器及脱磁器等。而磁选 机则是主要的磁选设备。 常根据磁场强度的强弱把磁选饥分成弱磁场磁选机 ( 磁极表面磁场强度 H0＝ (注：1A/m＝4∏×10-3奥斯特)
（3）磁化、磁化强度及磁化系数
磁 选
受磁场作用能产生磁性的物质称为磁性物质。物质是由原子构成的。因而 物质的磁性也是由原子贡献的。原子有一个磁矩，它来源于原子中的电子及原
子核。原子核的磁矩很小，可以不计。电子的磁矩又分为轨道磁矩及自旋磁矩
两部分，原子的总磁矩应是这两部分磁矩的矢量和。 由于组成宏观物体的原子具有一定的磁性，因此宏观物体都具有某种程度 的磁性。但在没有外加磁场作用时，由于分子的强烈热运动，原于或分子磁矩 不按一定方向排列，其磁矩矢量和等于零，因而物体不显磁性。当物体在外磁 场作用下时，物体内的原子或分子磁矩部分地或全部地顺外磁场方向排列，其
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均匀磁场中：
磁 选
非均匀磁场中：
矿物颗粒在均匀磁场中只受转矩的作用，使它的长轴平行于磁场方向。在
非均匀磁场中，矿粒不仅受转矩的作用，还受磁力的作用。结果使它既发生转 动，又向磁场梯度增大的方向移动，最后被吸在磁极外表面上。这样，磁性不 同的矿粒才得以分离。因此磁选只能在非均匀磁场中实现。
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（2）磁选机的磁场
磁 选
磁体周围的空间存在着磁场。磁场的基本性质，就是它对放入其中的磁 体产生磁力作用。因此，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。
均匀磁场中各点的磁场强度大小相等，方向一致。非均匀磁场中各点的磁 场强度大小和方向都是变化的。磁场的非均匀性用磁场梯度来表示。磁场强 度随空间位移的变化率叫磁场梯度，用dH/dx或gradH表示。磁场梯废为一 矢量，其方向为磁场强度变化最大的方向且指向H增大的一方。
HdH/dl （ HgradH ）称之为磁场力，
当分选强磁性矿物时， x0 很大，则
所需磁场力HgradH可相应小。 当分选弱磁性矿物时，x0 很小，则所 需要的磁场力HgradH 就要大。 为了得到较高的 HgradH 值，既可以 采 用 高 场 强 (H) ， 也 可 以 采 用 高 梯 度 (gradH)来达到。
力和机械力的共同作用，沿着不同的路径运动，对
矿浆分别截取，就可得到不同的产品。 磁性颗粒在磁选机中成功分选的必要条件是：
作用在较强磁性矿石上的磁力 F1 必须大于所有与磁
力方向相反的机械力的合力，同时，作用在较弱磁 性颗粒上的磁力F2必须小于相应机械力之和。即
F1 > F机合1
F2 < F机合2
磁选的实质是利用磁力和机械力对不同磁性颗 粒的不同作用而实现的。
(3)弱磁性矿物。这类矿物大部分属顺磁性，个别的属反铁磁性，比磁化系
数为(15 －500)×10-8 m3/kg ，如赤铁矿、褐铁矿、软锰矿、硬锰矿、菱锰矿、 黑钨矿等。需用强磁选设备或其它方法回收。
(4) 非磁性矿物。这类矿物属顺磁性和逆磁性，比磁化系数小于 15×10-8
m3/kg ，属顺磁性的矿物有方解石、长石及萤石等，属逆磁性的矿物有方铅矿、 石英、白铅矿等。目前难以用磁选的方法回收。
磁 选
磁选是处理铁矿石的主要选矿方法。铁矿石经选矿后，提高了品位，降低 了二氧化硅和有害杂质含量，有益于冶炼过程。根据我国的实践，铁精矿品位每 提高1％，高炉利用系数可增加2％～3％，焦炭消耗量可降低1.5％，石灰石消耗 量可减少2％。 许多有色金属和稀有金属矿物具有不同的磁性。当用重选和浮选不能得到最 终精矿时，可用磁选结合其他方法进行分选。 非金属原料中一般都含有有害的铁杂质，磁选是非金属选矿中重要的作业之 一。 随着人类环境保护意识的提高和资源再生的需要，磁选法被广泛用于钢渣及 废金属的回收与分离以及污水处理等过程中。 高梯度磁选机是20世纪70年代发展起来的一项磁选工艺，它能有效回收磁性 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 制出高梯度超导磁选机。
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1 概
磁选定义：
磁 选
述
磁选是在不均匀磁场中利用矿物之间的磁性差异而使不同矿
物实现分离的一种选矿方法。磁选法广泛地应用于黑色金属矿石 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、煤矿中铁物的排除以 及垃圾与污水处理等方面。
第六章
磁选的应用领域：
第六章
按比磁化系数的不同将矿物分为四类：
磁 选
(1)强磁性矿物。这类矿物属亚铁磁性，比磁化系数大于3000×10-8 m3/kg，
如磁铁矿、磁黄铁矿、磁赤铁矿及锌铁尖晶石等。用弱磁选设备即能有效的分选。
(2) 中磁性矿物。这类矿物也属于亚铁磁性，比磁化系数为 (500 － 3000 ）
×10-8 m3/kg ，如半假象赤铁矿及某些钛铁矿、铅铁矿等。可用中磁场磁选设备 分选。
械力(重力、离心力、介质阻力、摩擦力等)的作用。
磁性较强的矿粒所受的磁力大于其所受的机械力，而 非磁性矿粒所受磁力很小，则以机械力占优势。由于
作用在各种矿粒上的磁力和机械力的合力不同，使它
们的运动轨迹也不同，从而实现分选。
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磁选基本条件
磁 选
磁选是在磁选设备所提供的非均匀磁场中进行 的。被选矿石进入磁选设备的分选空间后，受到磁
响。
由弱磁性的矿物与非磁性矿物构成的连生体，其比磁化率大致与弱磁性 矿物的含量成正比，连生体的比磁化率等于各矿物比磁化率的加权平均值。
对于弱磁性铁矿物，可以通过磁化焙烧的方法人为地提高它们的磁性。
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第六章
磁 选
磁化焙烧按其原理可分为还原焙烧、中性焙挠和氧化焙烧。 (1)还原焙烧 用于赤铁矿和褐铁矿。它们在适量的还原剂 (C、CO、H2)作
③磁铁矿存在着磁滞现象，当它离开磁化场后，仍保留一定的剩磁；要去掉 剩磁，就需要加一个反向磁场。使剩磁完全去掉的反磁场强度Hc，称为矫顽磁力； ④其磁性变化与温度有关，温度高于临界值——居里点时，内部的磁畴结构 消失，呈现顺磁性； ⑤其磁性交化除与外磁化磁场强度有关外，还受共本身的形状、粒径和氧化 程度的影响。
第六章
B）颗粒粒度的影响
磁 选
磁铁矿的比磁化率、矫顽力与其粒度的关系如图所示。随粒度的减小， 矿粒的比磁化率也随之变小，矫顽力随之增大。
第六章
C）矿物氧化程度的影响
磁 选
磁铁矿在矿床中经长期氧化以后， 局部或全部变成假象赤铁矿。随着磁铁 矿氧化程度的增加，磁性减弱，比磁化 率显著减小。
D）强磁性矿物含量的影响
第六章
磁 选
1）磁铁矿的磁化过程 磁铁矿的比磁化强度、比磁化率与磁 场强度间的关系如图所示。从磁化曲线J= f(H) 看，当磁场强度 H=0 时，磁铁矿的比 磁化强度 J=0 。随着磁场强度的提高，磁 铁矿的比磁化强度 J 开始缓慢增加，随后 迅速增加，接着又缓慢增加，达到某一特 定的值后不再变化，这一特定的点（ 3 ） 称为磁饱和点，用Jmax表示。再降低磁场 强度H，比磁化强度J随之减小，但并不是 沿原来的曲线（0～1～2～3），而是沿高 于原来的曲线（3～4）下降。当磁场强度 降为 0 时，比磁化强度 J 并没有降到 0 ，而 是保留一定的数值，这一数值称为剩磁， 用Jr表示。这种现象称为磁滞现象。
第六章
（2）强磁性矿物的磁性特点
磁 选
磁铁矿可作为强磁性矿物的代表，它属亚铁磁性；由于内部存在着磁畴结构 (即自发磁化小区域)，所以其磁性比较复杂，归纳其磁性特点有： ①磁化强度和磁化系数值很大，存在着磁饱和现象，且在较低的外磁场强度 作用下就可以达到磁饱和；
②磁化强度、磁化系数和外磁场强度之间具有曲线关系，磁化系数不是一个 常数。磁化强度除与矿物性质有关外，还与外磁场变化的有关；
第六章
2 磁选的基本过程 （1）磁选过程
磁 选
当矿浆进入分选空间后，磁性矿粒在不均匀磁场
作用下被磁化，从而受磁场吸引力的作用，使其吸在 圆筒上，并之被转筒带至排矿端，排出成为磁性产品。 非磁性矿粒，由于所受的磁场作用力很小，仍残留在 矿浆中，排出后成为非磁性产品，这就是磁选分离过 程。 矿物颗粒通过磁选机磁场时，同时受到磁力和机