第四部分磁電選礦

磁電選礦本章主要內容：（1）幾個基本概念：磁場、磁感應強度、磁場強度、磁矩、磁化強度、磁導率、比磁化率等。（2）磁選基本條件及回收礦粒需要的磁力本章重點：（1）掌握和理解幾個基本概念（2）磁選基本條件和回收礦粒需要的磁力

磁選:在非均勻磁場中利用礦物之間的磁性差異而使不同礦物實現(xiàn)分離的一種選礦方法。注意：（1）磁選必須是在非均勻磁場中進行（2）分選礦物要有磁性差異

1.1概述鐵礦石選別：我國是鋼鐵生產和消費大國，鐵礦石探明儲量居世界前列，但是絕大部分是貧礦，富礦中又有5％含有有害雜質而不能直接冶煉。實踐表明，鐵精礦品位每提高1％，高爐利用系數(shù)可以增加2－3％，焦炭消耗量可以降低2％，石灰石消耗量可降低2％。

2007年我國鋼產量4.9億噸，進口鐵礦石3.83億噸，世界鐵礦石價格話語權被淡水河谷、必和必拓、力拓等幾家跨國巨頭控制。有色金屬礦選別：鎢錫粗精礦分離，利用黑鎢礦具有弱磁性而錫石無磁性，采用磁選方法去除含錫雜質，可以獲得合格的鎢精礦。稀有金屬礦選別：在鈦鐵礦的選別中，為了使得鐵、鈦分離也要采用磁選、電選方法。回收重介質：磁選回收磁鐵礦和硅鐵等介質（選煤廠回收重介質等）。非金屬礦提純：采用磁選除去含鐵雜質。19世紀末期：美國、瑞典制造出電磁筒式磁選機。20世紀初：濕式筒式磁選機問世。60年代：Jones強磁選機在英國面世，采用多層聚磁介質板（技術突破）。70年代以后：高梯度磁選機、高梯度超導磁選機。磁流體分選作為磁選的一門新興學科，其分選理論、磁流體的制備及分選設備尚在不斷完善階段。

磁場是物質，是物質的一種特殊狀態(tài)。任何運動電荷或電流，均在周圍空間產生磁場。磁場對引入磁場中的運動電荷有磁力的作用。描述磁場的物理量有磁感應強度和磁場強。

磁感應強度（B）：描述磁場性質的物理量，磁場中某點處的磁感應強度的方向與該點處試驗線圈在平衡位置時法線的方向相同，磁感應強度的量值等于具有單位磁矩的試驗線圈所受到的最大磁力矩。在國際單位制（SI）中B的單位為Wb/m2或T，GOS制中，1T＝104GOS

磁場強度H：在任何磁介質中，磁場中某點的磁感應強度B與同一點上的磁導率μ的比值稱為該點的磁場強度，方向為磁力線的切線方向。

H=B/μ

單位：SI制中H的單位為A/m，在GOS制中采用Oe，

1Oe＝77A/m≈80A/m，1A/m＝1.25×10-2Oe。

μr

＝μ/μ0

μ0－－真空中的磁導率，μ0=4πk2(真空）=12.57×10-7T·m/A

磁矩：任何物質都存在有分子電流，分子電流和它包圍的面積的乘積叫做分子電流的磁矩。物質的磁矩等于分子電流磁矩的矢量和

m=Σmi=Σ（i*ΔS）

磁化強度：單位體積物質的磁矩叫物質的磁化強度

M=dm∕dv（A/m）物質進入磁化場后分子電流或多或少地取向于磁化場方向，結果產生一個附加磁場，疊加在磁化場上，從而改變原有的磁化場。

在放入磁場的物質內部，物質內部任意點處的磁感應強度，除了原磁場外，還應包括磁介質磁化后產生的附加磁場。因此，在物質內部的磁場中，任一點的磁感應強度B、磁場強度H、磁化強度M之間存在如下關系：

B=μ0(H+M)

從而有μ＝μ0（1+k）

比磁化率χ

：物質體積磁化率與其密度的比值。

χ=κ/δm3/kg

比磁化率在磁選實踐中用來表示礦物磁性的大小。

必要條件：作用在較強磁性礦石上的磁力F1磁必須大于所有與磁力方向相反的機械力（包括重力、離心力、水流阻力等）的合力ΣF機，作用在較弱磁性顆粒上的磁力F2磁必須小于相應機械力ΣF機。即

F1磁>ΣF機>F2磁

磁選實質：利用磁力和機械力對不同磁性顆粒的不同作用而實現(xiàn)的。

作用在磁性顆粒上的磁力，可由它在磁化時所獲得的位能來確定：

U=-

根據(jù)力學定律，作用在顆粒上的磁力可用顆粒位能的負梯度值來表示，即

f磁=-gradU

=grad

當顆粒粒度不大時，可假定顆粒的體積磁化率在所占的體積范圍內是個常數(shù)，其所占的體積內HgradH也近似為常數(shù)，則磁力f磁為：

f磁＝μ0kVHgradH

比磁力：作用在單位質量顆粒上的磁力。運用比磁力的概念可消除礦物顆粒中實際存在的空隙對磁力計算的影響。

F磁=f磁/m=μ0χ

HgradH

式中：HgradH－磁場力，A/m2

公式表明:磁選時僅僅只有一個適宜的磁場強度是不夠的，這個磁場還必須有一定的磁場梯度。

均勻磁場：只受到轉矩，礦物顆粒的最長方向取向于磁力線方向（穩(wěn)定）或者垂直于磁力線方向（不穩(wěn)定）；

非均勻磁場：除了轉矩外，還受到磁力的作用，正是由于磁力的存在，才有可能將磁性顆粒與非磁性顆粒分離，這就是在前面強調的磁選是在一個非均勻的磁場中進行的原因。公式表明：作用在磁性顆粒上的磁力決定于顆粒的磁性χ值和磁選設備的磁場力HgradH。強磁性礦物(χ值大)：磁場力HgradH相對較小弱磁性礦物（χ值較小）：磁場力HgradH大。本章主要內容：（1）物質按照磁性分類以及磁化本質（2）磁選實踐中礦物按照比磁化率的分類（3）磁鐵礦的磁化過程（4）影響強磁性礦物磁性的因素（5）礦物磁性對磁選過程的影響（7）改變礦物磁性的方法重點及難點：

（1）磁鐵礦的磁化過程

（2）礦物磁性對磁選過程的影響

2.1.1.礦物的磁性磁性是物質最基本的屬性之一，物質具有磁性是物質內部帶電粒子運動的結果。自然界中大多數(shù)物質的磁性都很弱，只有少數(shù)物質才有較強的磁性。從物理學角度講，物質可分為三類：順磁性物質、逆磁性物質、鐵磁性物質

實驗證明，在勻強磁場中，磁介質中的磁感應強度B，是B0和磁介質因磁化而產生的磁感應強度B'疊加的結果：

B=B0+B'

對于順磁質和鐵磁質來說：B'和B0同向，因而B>B0；對于抗磁質來說B'和B0反向，因而B<B0。順磁性物質：在磁化場中呈現(xiàn)微弱的磁性，順磁性主要是決定于單個電子的旋轉磁矩（軌道磁矩、自旋磁矩）。在正常的情況下，物質的原子、離子或者分子都有磁矩，在無外磁場時，由于熱運動磁矩無序排列，對外不顯磁性，在有外磁場時，磁矩方向有序排列，對外顯磁性，即磁化后所產生的附加磁場（磁化磁場）與外磁場方向一致，磁導率μ>0，但是數(shù)值不大。鐵磁性物質：在磁化場中呈現(xiàn)強磁性。鐵磁性是分布在物質晶格結點上的大量順磁性原子交換作用的結果。在較弱的外磁場作用下，物質的原子磁矩即達到磁飽和狀態(tài)，顯示出很強的磁性現(xiàn)象，亦即鐵磁性。鐵磁質磁化率μ>>0，磁化強度M不是磁場強度H的線型函數(shù)。鐵磁質物質在外磁場中將產生很大的與外磁場同向的磁感應強度。逆磁性物質：在磁化場中呈現(xiàn)微弱的磁性。逆磁性是由于磁場中電子軌道進動過程的結果。感應磁矩和外磁場相反，μ<0，只有在原子或者分子固有磁矩為零時才顯示出逆磁性，在其余條件下，逆磁性則被順磁性和鐵磁性效應所掩蓋。

2.1.2元素周期表中的元素（化合物）磁性在元素周期表中有三個元素（Fe、Ni、Co）有明顯的鐵磁性；有55個元素有順磁性，其中32個元素生成的化合物也保存這一性質；另外16個元素在純態(tài)時是順磁性的，但在化合物狀態(tài)是逆磁性的；其余7個元素在化合物中是順磁性的。

2.1.3物質磁化強度和外磁場關系順磁性物質：直線關系（斜率為正）逆磁性物質：直線關系（斜率為負）鐵磁性物質：曲線關系。隨磁場強度增大，物質磁化強度始變化很快，然后趨于平緩，最后達到飽和。當磁場強度相當小的時候，磁化強度就趨于飽和值了。

磁選中礦物磁性的分類不同于物質磁性的物理分類，這是因為磁選機不能回收逆磁性礦物和磁化率很低的順磁性礦物。按比磁化率（χ）大小把所有礦物分成強磁性礦物、弱磁性礦物和非磁性礦物。

礦物分類比磁化率χ（m3/kg）分選磁場強度（kA/m）代表性礦物強磁性礦物>4.0×10-5120磁鐵礦、磁赤鐵礦（γ－赤鐵礦）、鈦磁鐵礦、磁黃鐵礦、鋅鐵尖晶石弱磁性礦物7.5×10-6

～

1.26×10-7800～1600鐵錳礦物、赤鐵礦、鏡鐵礦、褐鐵礦、菱鐵礦、水錳礦、軟錳礦、硬錳礦、鈦鐵礦、金紅石、黑鎢礦非磁性礦物<1.26×10-7目前磁選無法回收方鉛礦、閃鋅礦、輝銅礦、輝銻礦、白鎢礦、錫石、金、自然硫、石墨、金剛石、螢石、剛玉、高嶺土、煤、石英、方解石、長石

2.3.1磁鐵礦的磁化過程某礦山磁鐵礦的比磁化強度、比磁化率與磁場強度間的關系如圖所示。從磁化曲線J=f(H)看，當磁場強度H=0時，磁鐵礦的比磁化強度J=0。隨著磁場強度的提高，磁鐵礦的比磁化強度J開始緩慢增加，隨后迅速增加，接著又緩慢增加，達到某一特定的值后不再變化，這一特定的點（3）稱為磁飽和點，用Jmax表示。

降低磁場強度H，比磁化強度J隨之減小，但并不是沿原來的曲線（0～1～2～3），而是沿高于原來的曲線（3～4）下降。當磁場強度降為0時，比磁化強度J并沒有降到0，而是保留一定的數(shù)值，這一數(shù)值稱為剩磁，用Jr表示。這種現(xiàn)象稱為磁滯現(xiàn)象。如要消除剩磁Jr，需要對磁鐵礦施加一個反方向的退磁場。消除剩磁Jr所施加的退磁場強度稱為矯頑力，用Hc表示。

2.3.2磁鐵礦的磁化本質磁鐵礦的磁化本質，可以用磁疇理論解釋。從磁疇在磁化過程中的變化規(guī)律看，在磁化前期，以磁疇壁移動為主，后期以磁疇轉動為主。磁疇壁移動所需的能量較小，磁疇轉動所需的能量較大。

外磁場變化（H）比磁化強度（J）比磁化率（χ）對應磁疇變化圖對應的J=f（H）H＝00起始點a0點H緩慢增加J≠0χ迅速增加b0~1段H繼續(xù)增加J增加很快χ經過極值很快下降c1~2段H繼續(xù)增加J到達最大值Χ下降較慢d2~3段

磁鐵礦的磁性特點：

①磁鐵礦的磁化強度和比磁化率很大，存在磁飽和現(xiàn)象，且在較低的磁場強度下就可以達到飽和；②磁鐵礦的磁化強度、比磁化率和磁場強度間具有曲線關系。比磁化率隨磁場強度變化而變化。磁鐵礦的磁化強度除與礦石性質有關外，還與磁場強度變化歷程有關；③磁鐵礦存在磁滯現(xiàn)象，當它離開磁化場后，仍保留一定的剩磁；④磁鐵礦的磁性與礦石的形狀和粒度有關（后面詳述）。

除了磁場強度對礦物磁性的影響外，顆粒的形狀、顆粒的粒度、強磁性礦物的含量和礦物的氧化程度等對磁性也有影響。（1）顆粒形狀的影響組成相同、含量相同而形狀不同的磁鐵礦的比磁化強度、比磁化率與磁場強度的關系。不同形狀的礦粒，在相同的磁場中被磁化時顯示的磁性不同。（2）顆粒粒度的影響磁鐵礦的比磁化率、矯頑力與其粒度的關系如圖所示。隨粒度的減小，礦粒的比磁化率也隨之變小，矯頑力隨之增大。（3）礦物氧化程度的影響磁鐵礦在礦床中經長期氧化以后，局部或全部變成假象赤鐵礦。隨著磁鐵礦氧化程度的增加，磁性減弱，比磁化率顯著減小。（4）強磁性礦物含量的影響磁鐵礦與脈石礦物的連生體，在生產過程中極容易混入磁性精礦中，影響精礦的質量。連生體的磁性與連生體的結構、磁疇強度和分選介質有關。連生體的比磁化系數(shù)與其中磁鐵礦含量的關系如圖所示。與強磁性礦物相比，弱磁性礦物的磁性有明顯的不同：①比磁化率為一常數(shù)，比磁化率大小只與礦物本身組成有關。②弱磁性礦物沒有磁飽和現(xiàn)象和磁滯現(xiàn)象，它的磁化強度與磁場強度間為直線關系；③若弱磁性礦物中混入強磁性礦物，即使量少也會對磁特性產生較大的影響（磁種）。由弱磁性礦物與非磁性礦物構成的連生體，其比磁化率大致與弱磁性礦物的含量成正比，連生體的比磁化率等于各礦物比磁化率的加權平均值。對于弱磁性鐵礦物，可以通過磁化焙燒的方法人為地提高它們的磁性。（后面講）礦物磁性對磁選過程的影響。（1）細粒或微細粒的磁鐵礦或其它強磁性礦物進入磁選機的磁場時，沿著磁力線取向形成磁鏈或磁束。磁鏈或者磁束對于回收微細的磁性顆粒，特別是在濕式磁選時會產生較好的選別效果（磁鏈的比磁化率高于單個顆粒的比磁化率）。在選別過程中，水介質對磁鏈的運動阻力比單個顆粒小得多。

實踐證明，磁鐵礦在磁選過程中絕大部分是以磁鏈的形式存在的。磁鏈磁鏈（2）磁選強磁性礦石或者礦物時，除了顆粒的磁化率外，起重要作用的還有顆粒的剩磁和嬌頑力。經過磁選后的強磁性礦石或者精礦，從磁場出來后常常保存自己的磁化強度，結果細粒和微細粒的顆粒形成磁團聚。這種性質被應用于脫泥作業(yè)以加速精礦或強磁性礦物的沉降（磁力脫泥槽）。（3）磁團聚也有負面作用。在階段磨礦階段選別過程中，在二段選別時由于磁團聚作用使得一部分粗顆粒進入分級機溢流，影響分級效果，入選粒度變粗，使得分選指標下降。磁性率：礦石中FeO含量和全鐵TFe的含量的百分比，反映鐵礦石的磁性。純磁鐵礦的磁性率＝（56+16）/（56×3）×100％＝42.8％改變礦物磁性方法：容積磁性的改變和表面磁性的改變。改變礦物容積磁性的方法是磁化焙燒。鐵礦石的磁化焙燒是一個火法冶金過程，其目的是利用一定溫度一定氣氛把弱磁性的鐵礦物轉變?yōu)榇盆F礦或者磁赤鐵礦。在570℃左右，用含有CO、H2、C、CH4等成份的還原劑對赤鐵礦進行還原焙燒，反應如下：

3Fe2O3+CO=2Fe3O4+CO23Fe2O3+H2=2Fe3O4+H2O3Fe2O3+C=2Fe3O4+CO

赤鐵礦還原后的產物Fe3O4，若在還原氣氛中冷卻到室溫，最終產物是Fe3O4。若在還原氣氛中冷卻到300℃－400℃，再在室溫中冷卻，最終產物是磁赤鐵礦γ-Fe2O3。2.7.1還原焙燒2.7.2中性焙燒在300℃－400℃，不加空氣或少量空氣的條件下，菱鐵礦分解變成Fe3O4：

3FCO3→Fe3O4+2CO2+CO(不加空氣)2FCO3+1/2O2→Fe2O3+2CO2(少量空氣)3Fe2O3+CO→2Fe3O4+CO22.7.3氧化焙燒在氧化氣氛條件下，黃鐵礦氧化變成磁黃鐵礦

7FeS2+6O2→2Fe3S8+SO2(中短時間)焙燒時間長磁黃鐵礦氧化成Fe3O43Fe3S8+38O2→7Fe3O4+24SO2（長時間）為了評定焙燒質量，采用還原率（R）來判斷弱磁性礦物（例如赤鐵礦）的還原程度。

R=(FeO/TFe)×100％＝（56+16）/(56×3）×100％＝42.8％一般R＝38～52還原較好。2.7.4改變礦物表面磁性的方法：堿浸磁化和磁種磁化①堿浸磁化：堿浸磁化屬于表面化學法，針對對于礦物構成復雜的菱鐵礦，在菱鐵礦表面覆蓋強磁性的氧化鐵成份，故磁化率增加。

3FCO3+2NaOH=Fe(OH)2+2Na2CO33Fe(OH)2+O2=Fe3O4+H2O2Fe(OH)2+O2=γ-Fe2O3+H2O②磁種磁化磁種：選擇性吸附到某種目的礦物的表面上，并能夠提高其磁種的細粒分散、強磁性物質。磁種磁化，是在一定的條件下調整礦漿，并在礦漿中加入磁種，使其選擇性吸附于目的礦物上并提高目的礦物磁性的過程。磁種選擇：細磨的磁鐵礦，粒度5－0μm。礦漿調整應加入電解質或者表面活性劑或高分子絮凝劑，以增加磁種的選擇性吸附作用。本章重點和難點：（1）各種弱磁選設備的結構、原理、生產應用（2）濕式弱磁場磁選機的結構、工作原理、優(yōu)缺點3.1磁選機的分類依據(jù)不同的特征來分類：磁選機分類標準分類承載介質不同干式、濕式磁選機磁場強度的高低弱磁場磁選機、強磁場磁選機礦粒在磁場中的行為有磁翻轉作用、無磁翻轉作用磁選機槽體結構形式順流型、逆流型、半逆流型磁選機排出磁性產品的結構特征圓筒式、圓錐式、帶式、輥式、盤式和環(huán)式磁場類型恒定磁場磁選機、旋轉磁場磁選機、交變磁場磁選機、脈動磁場磁選機產生磁場的方法永磁型、電磁型、超導型磁選機等3.2弱磁場磁選設備

3.2.1干式弱磁場磁選機

（1）除鐵器除鐵器屬于安全設備，主要用來除去物料流里夾雜的鐵塊或鐵屑，有電磁和永磁兩種。

（2）磁滑輪磁滑輪，又稱磁力滾筒，有電磁和永磁兩種。永磁滑輪應用較廣。主要部分：由鍶鐵氧體組成磁包角360°的多極磁系（磁極沿著圓周方向NS交替排列）；由非導磁材料制成的旋轉圓筒。皮帶速度：礦石的磁性強弱決定。對于富礦皮帶速度可以大些，以保證脈石和中礦能夠快速被拋掉。當選分的是磁性弱些的礦石時，皮帶速度可以慢些，以保證中礦不被拋掉應用：主要用于磁鐵礦選廠粗碎或中碎后的粗選作業(yè)中，選出部分廢石，即通常所說的“粗粒拋尾”，以減輕后續(xù)作業(yè)的負荷，降低選礦成本。另外在赤鐵礦焙燒還原后的選別中也常采用。產率和質量調節(jié)：通過調節(jié)在磁力滾筒下面的分離隔板的位置來實現(xiàn)。（3)干式筒式磁選機結構：主要由永磁固定磁系、給料機構、排料機構、傳動機構和機架等部件組成。CTG—69／5型磁選機的磁場特性如圖所示。

此類磁選機有單筒和雙筒兩種。單筒機分選帶長度可通過擋板位置調整，雙筒機可通過調整磁系偏角來適應不同分選流程的需要。

磁系特點：磁系多、極距小、磁系包角270度，磁極沿著圓周方向極性交替排列，沿軸向極性一致。在北方缺水地區(qū)可與干式磨礦結合進行分選。（一）永磁筒式磁選機永磁筒式磁選機廣泛用于磁鐵礦分選、磁性加重介質回收及為濕式強磁選給礦作準備。結構：圓筒、磁系、分選槽及給料、排料、溢流機構。小筒徑的為3極磁系，大筒徑（大于750mm）的采用4極至6極磁系。極性沿周邊方向交變，沿軸向極性相同；磁系包角106°～135。磁系采用鍶鐵氧體永磁體，在給定的特殊磁場分布條件下能產生最高的磁場強度。在磁場中工作的槽體用奧氏體不銹鋼制造，表面采用合成材料（耐磨橡膠）防止磨損。

3.2.2濕式弱磁場磁選機根據(jù)槽體結構形式的不同，濕式圓筒磁選機有三種槽體結構形式：順流式、逆流式和半逆流式，如圖所示。

濕式永磁筒式磁選機Ф1050×2100Ф1050×3000半逆流型弱磁選機

(1)CTS永磁筒式磁選機

槽體結構為順流型（見圖）。給礦方向與圓筒的旋轉方向相同.非磁性礦粒和磁性很弱的礦粒由圓筒下方的兩板之間的間隙排出，磁性礦粒被吸在圓筒表面上，隨圓筒一起旋轉，到磁系邊緣的低磁場區(qū)排出。順流型磁選機常用于處理粒級為5mm以下較粗的磁性礦粒的粗選，運轉可靠性高，功耗低，但無法獲得最大回收率和最佳精礦質量。

(2)CTN永磁筒式磁選機槽體結構為逆流型（見圖）。給礦方向與圓筒的旋轉方向相反。非磁性礦粒和磁性很弱的礦粒經過全部磁力區(qū)由磁系左邊緣下方的底板上的尾礦孔排出，尾礦損失低，回收率高。磁性礦粒逆著給礦方向移動到精礦排出端，排入到精礦槽中，但由于精礦排出端距給礦口很近，精選作用差，精礦品位低。（3）CTB半逆流型筒式磁選機磁性產品移動方向和圓筒旋轉方向相同，非磁性產品移動方向和圓筒移動方向相反。給礦從底部導入，磁性礦粒吸附在圓筒表面，在槽體下部的給礦區(qū)安置有噴水管，受到洗滌水的清洗，有利于礦漿的懸浮、清洗和提高分選指標。槽體溢流采用礦漿水平控制。給礦口距磁性產品和非磁性產品卸礦處都較遠，給礦區(qū)懸浮和清洗作用好，有利于獲得高品位精礦。給礦礦漿流和磁力方向一致，尾礦在排出前經過場強較強的掃選區(qū)，獲得的精礦回收率也較高。第三章弱磁場磁選設備(2)預磁器

為了提高磁力脫泥槽的分選效果，在入選前將礦粒進行預先磁化，使礦漿經過一段磁化磁場的作用，細粒強磁性物料被磁化凝聚成較大的磁團粒，這種磁團粒在離開磁場后，由于礦粒具有剩磁和較大的矯頑力，仍能保持下來。磁團粒的沉降速度要比非磁性顆粒快，有利于后續(xù)的磁力脫泥等作業(yè)。預磁器大都為永磁體。預磁器常見的有“∏”形和“O”形兩種。(3)脫磁器

常用脫磁器結構如圖，它是套在非磁性材料管上的塔形線圈，并通過交流電來工作。當強磁性團粒通過一個磁場強度由大變小的交變磁場時，磁團粒被多次反復磁化，使磁性顆粒的磁能積一次比一次小，最后失去剩磁，脫磁過程見圖所示。應用：當采用階段磨礦階段選別流程時，一段磁選精礦在進入二段精選之前，應進行二段磨礦，由于粗精礦中存在“磁團聚”（或磁鏈）作用，給二次分級帶來問題，所以要在二次分級前對初精礦進行脫磁作業(yè)。攀枝花密地選廠現(xiàn)有流程第四章強磁場磁選設備本章重點和難點：（1）Jones強磁選機的結構、分選過程及生產配置要求（2）sala式高梯度磁選機的結構、分選過程（3）超導磁選的原理4.1干式強磁場磁選機

干式強磁選機有感應輥式、盤式、筒式和永磁輥式四類。

1)感應輥式磁選機結構：由電磁系統(tǒng)、分選系統(tǒng)和傳動系統(tǒng)組成，為了減少渦流發(fā)熱和傳動功率，輥子用薄的導磁鋼片和非磁性圓片交替疊成。給礦粒度：－2＋0.1mm應用：回收海濱砂礦的鈦鐵礦、黑鎢礦的精選。

分選過程：在相鄰原磁極的作用下，磁輥表面感生出與相鄰磁極極性相反的磁場，并在磁輥齒尖上產生方向指向磁輥的高磁場梯度。當待選物料落到感應輥表面時，磁性物料被輥吸住，隨著輥轉離磁場后落到接料槽中，非磁性物料沿重力和離心力的合力方向排出。

2)盤式磁選機盤式磁選機有單盤、雙盤和三盤三種.雙盤磁選機主要由給料斗、永磁分礦筒、偏心振動給礦盤、磁盤傳動裝置、電磁系統(tǒng)和機架等部件組成（如圖）。

場強：1512KA/m（19000Oe）間隙為2mm。給礦粒度：－2＋0.2mm應用：稀有金屬礦的粗精礦的精選（鎢、鈦、鋯英石、獨居石）實踐表明：原料篩分級別愈多，選分指標越好。4.2濕式強磁選機

1)濕式感應輥式強磁選機

CS—1型電磁感應輥式強磁選機是我國研制的雙輥濕式強磁選機，主要用于錳礦石和鐵礦石生產。2)瓊斯型濕式強磁選機結構：磁導體、密封罩保護的勵磁線圈、裝有分選箱的轉環(huán)、給礦和給水裝置、精礦的清洗、高壓沖洗機構、排礦機構和傳動機構。應用：選分細粒弱磁性礦石，特別是在鐵礦分選中（細粒赤鐵礦）結構特點：DP-317型轉盤周邊有27個分選室，內有不銹鋼磁材料制成的齒型聚磁極板，板間距1－3mm，分選室放置聚磁介質可以獲得較高的磁場強度和梯度，大大提高分選能力，分選間隙最大場強為640－1600KA/m（8000－20000Oe），處理能力100－120t/h，給料粒度1－0.03mm。分選過程：礦漿自給礦點給入分選箱，隨即進入磁場，非磁性顆粒隨著礦漿流通過齒板間隙流入下部的產品接礦槽中，成為尾礦。磁性顆粒在磁力作用下被吸附在齒板上，隨分選室一起轉動，當轉到離給礦點60°位置時受到壓力水（2-5kg/cm2)的清洗，磁性礦粒中夾雜的非磁性顆粒被礦物沖洗下去，成為中礦。分選室轉到120°時，進入磁場中性區(qū)，用壓力水（4-5kg/cm2)將被吸附在齒板上的磁性礦物沖下，成為精礦。影響精礦品位的因素：給礦粒度、給礦中強磁性礦物的含量、磁場強度、中礦和精礦沖洗水壓力、轉盤轉速、給礦濃度。①給礦粒度：為保證強磁選機的正常運行，減少齒板間縫隙的堵塞現(xiàn)象，必須嚴格控制強磁選機的粒度上限。瓊斯型強磁選機的縫隙寬度一般為1-3mm，因此處理粒度上限為1mm（粒度上限＝1/2~1/3縫隙寬度）。為此，在瓊斯型強磁選機前必須配置控制篩分。選別粒度下限0.03mm，低于這個下限一般無法回收。②給礦中強磁性礦物含量：不得大于5％，如果超過5％時，要在前面配置弱磁或者中磁選作業(yè)，以預先除去強磁性礦物。③磁場強度、沖洗水依據(jù)礦物性質、實驗確定。應用與選別指標：主要用于選別細粒嵌布的赤鐵礦、假象赤鐵礦、褐鐵礦、菱鐵礦，也可以用作稀有金屬的處理。大冶鐵礦：入選品位30-52％，精礦品位50-63％；酒泉公司：入選品位30％，精礦品位48。優(yōu)點：①采用齒板作聚磁介質，提高了磁場強度和梯度，增加分選面積，提高處理能力；②轉盤和磁軛組成閉合磁路，分選區(qū)較長，回收率提高；③空氣隙較小，減少磁阻，提高磁場強度；④磁板深度長（220mm），配合壓力水清洗，精選作用較強，品位較高。⑤用高壓水沖洗，減輕堵塞現(xiàn)象。4.3高梯度與超導磁選設備4.3.1高梯度磁選機（HGMS）高梯度磁選機特點：①通過整個工作體積的磁化場（背景磁場）是均勻磁場。充填鋼毛介質后產生非均勻磁場，在工作體積中任何一個顆粒經受的磁力相等②磁化場均勻通過工作體積，介質均勻磁化，在磁化空間的任何位置，梯度可達107Gos/cm（對于鋼毛介質而言），比Jones機提高了10-100倍（1×102），大大提高了磁力，使得微細弱磁性顆?？梢缘玫接行Щ厥眨ㄏ孪?um）③介質所占空間大為降低，高梯度磁選機介質充填率僅為5-12％（一般為50-70％），提高分選區(qū)利用率，處理量大。④介質輕，傳動負荷輕。應用的重點領域：高嶺土提純、水處理、煤脫硫技術、弱磁性礦物分選

1)周期式高梯度磁選機分選過程：各種工作分給礦、漂洗和沖洗三個階段，工作可按程序自動進行。磁體給磁，礦漿從下端進人分選罐，磁性顆粒被吸附在磁介質上，非磁性顆粒則從上端排出。一段時間后，給料結束，給入同樣流速的清洗水，洗出殘留在磁介質中的非磁性顆粒。最后，磁體退磁，用高壓水沖洗出磁性顆粒。完成一個生產周期約需10~15min。

2)連續(xù)式高梯度磁選機

①薩拉（Sala）型連續(xù)式平環(huán)型高梯度磁選機結構：分選環(huán)、馬鞍形螺線管線圈、鎧裝螺線管鐵殼、分選箱。分選過程：給礦－分選室（吸附）－非磁性顆粒排出－清洗－精礦。4.3.2超導磁選機

磁選機的主要磁性材料——鐵磁性物質受磁飽和現(xiàn)象和線圈溫度的限制，最大磁場強度通常不超過1600kA/m(20000Oe）。要突破這一極限，只有把磁性材料由鐵磁體改為超導體。某些物質在溫度降至絕對零度時（-273.15°C），電阻突然消失，這種現(xiàn)象稱為超導現(xiàn)象，具有超導現(xiàn)象的物質稱為超導體。當超導材料處于超導狀態(tài)時，電阻為零，故在一根很細的導線內，能通過很大的電流，沒有熱損耗，從而獲得超過2T的磁場。

超導元素：超導元素在元素周期表中相當普遍，但是鐵、鈷、鎳等強磁性金屬和銅、金、銀等良導體不是超導元素。一些導電性差的元素如鈮、鋯、鈦卻是超導元素，在超導元素中以鈮（Nb）的臨界溫度最高（9.2K）。超導材料：分為超導合金和超導化合物。鈮－鈦合金和超導化合物鈮三錫（Nb3Sn）、釩三鎵（V3Ga）目前廣泛使用。參數(shù)如下：材料名稱臨界磁場Hc

（T）（4.2K）臨界溫度（K）鈮－鋯7-99-19鈮－鈦9-128-10超導材料的發(fā)展方向：高溫超導部分超導材料參數(shù)如下：材料名稱臨界磁場Hc（T）（4.2K）臨界溫度（K）鈮－鋯7-99-19鈮－鈦9-128-10V3Ga>2214.5Nb3Sn22.518.3低溫獲得與保持：物理學意義上的低溫指81K以下的溫度，絕對零度（-273.15°C）是低溫的極限，絕對零度是不能達到的（熱力學第三定律）。目前通過液化氣體，空氣、氫氣、氦氣可以獲得-192°C、-253°C、-269°C）的低溫，通常采用液氦。超導的關鍵技術：低溫的獲得與保持。超導磁選機和常導磁選機相比有以下突出優(yōu)點：①高場強，用Nb—Ti超導材料做的磁體其磁場強度可達到5T；②體積小且重量輕；③能耗低，比常導磁體節(jié)能90％；④高磁場帶來的高磁力使磁選機處理能力大大提高。根據(jù)超導磁選機是否具有磁介質，將其分為高梯度超導磁選機（有磁介質）和開梯度超導磁選機（無磁介質）。1）開梯度超導磁選機（德國）結構：超導磁系、制冷系統(tǒng)和轉筒分離器。該設備外形基本上與目前常用的圓筒弱磁場磁選機類似，Nb—Ti低溫超導線圈近似橢圓形，固定在鐵支架的凹槽內。該機用于非磁性產品如鋁礬土、螢石、磷灰石等的提純。

2）高梯度超導磁選機高梯度超導磁選機的背景磁場強度可達5T，使高梯度磁分離作業(yè)的經濟效益大為提高。高梯度超導磁選機有串罐往復式磁選機、快速開關式超導高梯度磁選機等。結構：臥式串罐往復式高梯度超導磁選機由螺線管式超導磁系、分選罐列、鐵磁屏、液壓往復運動裝置和機座組成。

分選過程：工作時，超導磁體激磁，一個分選罐位于磁場空腔內，給入礦漿，捕獲磁性粒子，洗滌磁介質。另一個分選罐位于相應的磁屏腔內等待工作。當往復罐借往復傳動裝置退出磁場時，到達相應的磁屏腔內，沖出介質上的磁性粒子。第五章磁選機的磁性材料及其磁系本章重點和難點：（1）鐵磁性材料的磁化特性曲線（2）表征磁性材料磁特性的參數(shù)5.1磁選機的磁體5.1.1永磁體（1）永磁體經歷了磁合金－鐵氧體－磁合金的發(fā)展階段。早期磁合金為鋁鎳鈷磁系，后來發(fā)展到鍶鐵氧體，到現(xiàn)在的稀土－鈷合金及釹鐵硼合金。（2）鋁鎳鈷合金的磁性特點是剩磁磁感應強度Br大，驕頑力Hc?。?）鐵氧體驕頑力大，剩磁小。（4）稀土－鈷合金和釹鐵硼合金的剩磁和驕頑力都大。

在各種磁性材料中，最重要的是以鐵為代表的等具有鐵磁性鐵磁性材料，鈷、鎳、釔。常用的鐵磁性材料多是鐵和其他金屬或非金屬的合金，以及某些含鐵的氧化物。鐵磁性材料的磁特性常用磁感應強度與外磁場強度之間關系的B=f（H）曲線來表示。材料的磁特性，不僅與磁場強度、溫度和機械力有關，而且與磁化過程有關。材料磁化時可分成以下幾種曲線。1）起始磁化曲線起始磁化曲線是外磁場H單調增加時得到的曲線，如圖所示。鐵磁性材料的起始磁化曲線的共同點是曲線由陡峭段和平坦段組成。陡峭段對應于易磁化的特征，而平坦段對應于難以磁化的特征。2）磁滯回線當磁場強度H在正負兩個方向上往復變化時，材料的磁化過程經歷了一個循環(huán)的過程。閉合曲線叫做磁滯回線。如果材料在磁化曲線兩端都達到飽和，所得回線就叫做飽和磁滯回線或主磁滯回線。3）正常磁化曲線磁場H的循環(huán)范圍逐漸縮小，所得一系列磁滯回線的頂端的軌跡就是正常磁化曲線。這一曲線可以復制，能說明材料的磁性。正常磁化曲線和起始磁化曲線的形狀很相似。

表征磁性材料磁特性的參數(shù)：飽和磁感應強度、剩余磁感應強度、矯頑力及相對磁導率。磁性材料通常用作磁導體、永久磁鐵和特殊磁性元件。用途不同，需要材料的磁特性參數(shù)不同。通常根據(jù)材料的基本磁特性參數(shù)將磁性材料分成兩大類別：軟磁性材料和硬磁性材料。軟磁性材料：磁導率u高，驕頑力小，磁滯回線長，包圍的面積小。一般強磁選機選用工程純鐵作鐵芯、磁軛和磁極頭。導磁不銹鋼作磁感應介質；中磁場或弱磁場選用低碳鋼。硬磁性材料：硬磁性材料的基本特征是在工作空間能夠產生很大的磁場能。驕頑力很大。通常以驕頑力的大小作為判斷材料磁硬度的依據(jù)。硬磁性材料主要用于強磁設備磁源上產生磁場。

含有稀土元素的永磁材料，其磁能積要比鐵氧體和常用合金磁體高得多，已可用作永磁強磁選機的磁源材料。永磁體采用的磁性材料為硬磁性材料，具有的剩余磁感Br高、矯頑力Hc大，這兩者也就決定了單位體積的磁能積（BH）max大。剩余磁感Br值表征提供永磁體磁感應強度的能力，矯頑力Hc值表征保持磁感應強度不衰減的能力。5.2磁選機的磁系

根據(jù)磁系中磁極的配置方式，可將磁系分成開放磁系和閉合磁系。

1）開放磁系所謂開放磁系是指磁極在同一側作相鄰配置且磁極之間無感應磁介質的磁系。按磁極的排列方式分為曲面磁系和平面磁系兩種。開放磁系磁路長、磁阻大，漏磁多，產生的磁場強度低。

開放磁系磁場中任意一點（x，y）的磁場強度為：

2）閉合磁系閉合磁系是磁極作相對配置的磁系。分選空間即為磁極間的空氣隙。通常空氣隙較小，磁通通過空氣隙的磁阻小，漏磁少，故分選空間具有較強的磁場，用于分選較弱磁性礦物的強磁選機。在閉合磁系中，一種是具有一定形狀的單層感應磁極與原磁極構成閉路的磁系，一種是相對磁極間裝有特殊形狀的鐵磁介質的磁系。第六章磁選實踐

本章重點：（1）生產實踐中常見礦石的磁選工藝及流程7.1鐵礦石的磁選

我國具有代表性的鐵礦種類：（1）鞍山式鐵礦是我國最重要的鐵礦床。礦石中金屬礦物以磁鐵礦為主，其次是赤鐵礦、菱鐵礦；脈石礦物有石英、綠泥石、角閃石、云母、長石和方解石等。（2）鏡鐵山式鐵礦主要分布在我國西北部甘肅境內，礦石中主要金屬礦物為鏡鐵礦、菱鐵礦等，共生有價礦物為重晶石。脈石礦物主要為碧玉、鐵白云石等。

（3）攀枝花式鐵礦是一種伴生釩、鈦、鈷等多種元素的磁鐵礦，其礦石儲量居我國鐵礦總儲量的第二位。礦石中主要金屬礦物有含釩鈦磁鐵礦、鈦鐵礦，硫化物以磁黃鐵礦為主。根據(jù)含鐵礦物的不同，有工業(yè)價值的鐵礦石主要有：磁鐵礦石、赤鐵礦石、褐鐵礦石、菱鐵礦石和混合型鐵礦石（赤鐵礦一磁鐵礦混合礦石、含鈦磁鐵礦石、含銅磁鐵礦石）等。1)攀枝花釩鈦磁鐵礦選礦

攀枝花釩鈦磁鐵礦是我國典型的磁鐵礦之一。也是世界著名的提釩煉鋼基地。礦石中主要金屬礦物有：鈦磁鐵礦、鈦鐵礦，其次為磁赤鐵礦、褐鐵礦、針鐵礦，次生磁鐵礦。硫化礦物以磁黃鐵礦為主，另有鈷鎳黃鐵礦、硫鈷礦、硫鎳鈷礦等。脈石礦物以鈦普通輝石、斜長石為主，其次為鈦閃石、橄欖石、綠泥石、蛇紋石等。礦石輸出礦石平均TFe品位31.30％，Tio2品位11.42%，V2O5品位0.31％。攀鋼礦業(yè)公司選礦廠是是全國目前最大的釩鈦磁鐵礦選礦廠。在2005年以前，選廠磨選生產工藝流程為：“一段磨礦分級，一粗、一精，二次選別”攀枝花選廠技改前的原則流程

攀鋼密地選礦廠設計原礦處理量1350萬噸，鐵精礦產量588萬噸，設計精礦品位53％，但是投產后在產量和質量上都未達到設計指標。原因：選礦試驗研究的礦樣代表性較差。特別是近年來，隨著礦山向中、深部開采，礦石性質發(fā)生了較大的變化，有用礦物嵌布粒度變細，難磨難選程度增加，改造前的生產規(guī)模為年產鐵精礦430萬噸左右，鐵精礦品位52.80％。但由于受到攀枝花釩鈦磁鐵礦特殊的礦石性質（理論品位57％）和選廠簡單的一段磨選生產工藝流程的限制，決定了既要保鐵精礦產量不降低，鐵精礦品位又要提高，其難度相當大。礦山現(xiàn)有蘭尖、朱礦四個礦區(qū)、17個礦帶，在保證精礦品位合格時所需的磨礦細度差異很大。礦區(qū)礦帶磨礦細度（-200目所占比例）蘭尖礦營盤山8礦帶18.6％蘭山5礦帶60％朱礦8礦帶40％9礦帶68.5％

由于階磨階選流程體現(xiàn)能拋早拋（粗粒拋尾）原則，不僅能降低磨機不必要的功耗，提高磨機的工作效率，還能減少物料的過磨，進而提高一段磨礦的臺時處理量。同時由于階磨階選兩段磨礦流程對礦石性質的適應性大大增強，采用階磨階選對穩(wěn)定生產更有利。2002年，攀鋼通過研究和工業(yè)性試驗，確定采用階段磨礦階段選別的流程，經過技術改造，使得精礦品位從原來的52.8％提高到54％，使得磨機處理能力提高，精礦產量為年產480萬噸。達到了精礦產量不降低，品位提高的目的，顯著增加了公司的經濟效益。攀枝花密地選廠現(xiàn)有流程（附視頻）2）弱磁性鐵礦物的磁化焙燒與弱磁選磁化焙燒是礦石加熱到一定溫度后在相應氣氛中進行物理化學反應的過程。焙燒磁化產物一般用弱磁選的方法進行分選。典型的（酒鋼選礦廠）生產流程見圖。3）弱磁性鐵礦物的強磁選瓊斯?jié)袷綇姶胚x機被大量用于氧化鐵礦石的磁選。7.2錳礦石的磁選

錳礦物屬于弱磁性礦物，其比磁化率與脈石礦物的差別較大，因此，錳礦石的強磁選占有重要的地位。對組成比較簡單、嵌布粒度較粗的碳酸錳礦石和氧化錳礦石用單一磁選流程可獲得較好的分選指標.圖示為湖南桃江錳礦強磁選流程。7.3有色和稀有金屬礦石的磁選

鎢粗精礦的精選黑鎢礦屬于弱磁性礦物，而錫石、白鎢礦是非磁性礦物，因此，利用磁選法可將它們分開。我國某鎢礦精煉廠鎢粗精礦磁選精選流程如圖所示。7.4非金屬礦物的提純與煤的脫硫

1.工業(yè)礦物的提純工業(yè)礦物（如石英、藍晶石、粘土礦物等）中的鐵和鈦氧化物是有害雜質?，F(xiàn)代高梯度磁分離技術的發(fā)展能使40多種工業(yè)礦物用這種方法提純。高嶺土也稱瓷土，主要成分是高嶺土礦物，一種含水鋁硅酸鹽（Al2O3SiO2·2H2O），用于造紙工業(yè)的填料和涂料、陶瓷和耐火材料及油漆顏料等。無論紙張或是陶瓷，白色的光潔面極為重要。影響白度的主要物質是原料中的少量含鐵礦物，如氧化鐵等，占總量的0.5％～3％。為了脫除影響白度的含鐵成分，可采用高梯度磁選法來實現(xiàn)。

2.煤的磁選煤可以用高梯度磁選、開梯度磁選等方法脫硫降灰，但現(xiàn)在還沒有大規(guī)模運用到實際生產中。據(jù)有關介紹，用磁感應強度為2T、磁介質為直徑100μm的鋼毛、充填率10％的高梯度磁選機，對巴西煤脫硫，無機硫排除率達80％以上。對微米級的弗里波特（Freeport）煤，當磁感應強度為2T時。灰分可以從16.3％降到6.5％。進一步降至4％時磁感應強度需高達15T。本章重點及難點：（1）礦物電性質（2）礦物帶電方式（3）電選基本原理

電選是利用各種礦物及物料電性質不同而進行分選的一種物理選礦方法。電選主要用于各種礦物及物料的精選。電選的有效處理粒度通常為0.1～2mm，但對片狀或密度小的物料如云母、石墨、煤等，其最大處理粒度則可達5mm左右，而濕式高梯度電選機的處理粒度則可下降到微米級。在大多數(shù)情況下，電選都是在高壓電場中進行的，除少數(shù)采用高壓交流電源外，絕大多數(shù)均用高壓直流電源，將負電輸?shù)诫姌O，個別情況下才采用正電。

8.1.1礦物的電性質

所謂礦物電性質是指礦物的電阻、介電常數(shù)、比導電度以及整流性等，是判斷能否采用電選的依據(jù)。1．電阻礦物的電阻是指礦物的粒度為lmm時所測定出的歐姆數(shù)值。（導體（<106Ω)、非導體(>107Ω)和中等導體(106-107Ω)）。導體礦物：正負電荷能在礦粒上自由移動。非導體在電暈場中吸附電荷后，電荷不能在其表面自由移動或傳導，在高壓靜電場中只能極化，正負電荷中心只發(fā)生偏離，并不能移走，只要一脫離電場則又恢復原狀，而不表現(xiàn)出正負電性。

2．介電常數(shù)

介電常數(shù)是指帶有介電質的電容與不帶介電質（指真空或空氣）的電容之比，用ε表示。介電常數(shù)的大小是目前衡量和判定礦物能否采用電選分離的重要判據(jù)，介電常數(shù)越大，表示其導電性越好，反之則表示其導電性差。

介電常數(shù)ε大于12者，屬于導體，用常規(guī)電選可作為導體分出，低于12者，若兩種礦物的介電常數(shù)仍然有較大差別，則可采用摩擦電選而使之分開，否則，難以用常規(guī)電選方法分選。3．比導電度測定裝置如圖所示，由一接地的金屬滾筒和一個平行于滾筒的帶高壓電的金屬圓管組成。

石墨是良導體，所需電壓最低，僅為2800V，國際上習慣以它作為標準，將各種礦物所需最低電壓與它相比較，此比值即定義為比導電度。根據(jù)礦物的比導電度，可大致確定其分選電壓。

4整流性

礦物表現(xiàn)出的與高壓電極極性相關的電性質稱作整流性。規(guī)定：只獲得正電的礦物叫正整流性礦物。如方解石，此時電極帶負電。只獲得負電荷的礦物叫負整流性礦物，如石英，此時電極帶正電。不論電極正負，均能獲得電荷的礦物叫全整流礦物，如磁鐵礦等。8.1.2礦物的帶電方式

礦粒帶電的方法有傳導、感應、電暈以及接觸摩擦帶電。1．傳導帶電在靜電場中，礦粒與帶電電極直接接觸，導體與非導體與帶電電極接觸。

2．感應帶電感應帶電：礦粒并不與帶電電極接觸，完全靠感應的方法而帶電。3．電暈電場中帶電在電暈電場中，構成電場的電極之一采用直徑很小的絲電極，曲率很大，通以高壓直流正電或負電；而另一電極為平面或直徑很大的鼓筒并接地。在高電壓作用下，絲電極周圍空氣被擊穿，正電荷迅速飛向高壓負電極，負電荷迅速飛向接地正電極，從而在整個分選空間充滿荷電體。4.復合電場中帶電

所謂復合電場是指電暈電場與靜電場相結合的電場。復合電極的形式一種是電暈電極在前，靜電極在后；另一種則是電暈極與靜電極混裝在一起。采用復合電極是鼓筒式電選機發(fā)展史上的一個大進展。電暈極與靜電極混裝強化了靜電場的作用，對導體加強了靜電極的吸引力，對非導體加強了斥力，使之吸于鼓面。5．摩擦帶電

摩擦帶電是通過接觸、碰撞、摩擦的方法使礦粒帶電。一種是礦粒與礦?；ハ嗄Σ?，使各自獲得不同符號之電荷；另一種是礦粒與某種材料摩擦、碰撞（包括滾動）使之帶電。互相摩擦碰撞帶電的根本原因是由于電子的轉