第四部分磁电选矿NXPowerLite.ppt

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1、掌握磁选、电选基本原理。掌握生产实践中常用磁选设备（弱磁场、强磁场、高梯度磁选机）、电选设备的结构、工作原理、选别过程。熟悉具有代表性的黑色金属、有色金属、稀有金属、非金属矿的磁选、电选工艺流程。了解磁流体选矿的工作原理。,（1）电磁场基本知识：电磁场、物质磁性、铁磁质相关知识（2）具备一定的矿石学基础,本章主要内容：（1）与磁选有关的几个基本概念：磁场、磁感应强度、磁场强度、磁矩、磁化强度、磁导率、比磁化率等。（2）磁选基本条件及回收矿粒需要的磁力本章重点：（1）掌握和理解几个基本概念（2）磁选基本条件和回收矿粒需要的磁力,磁选是在非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

2、选矿方法。注意：（1）磁选必须是在非均匀磁场中进行（2）分选矿物要有磁性差异,1.1 概述,铁矿石选别：我国是钢铁生产和消费大国，铁矿石探明储量居世界前列，但是绝大部分是贫矿，富矿中又有5含有有害杂质而不能直接冶炼。实践表明，铁精矿品位每提高1，高炉利用系数可以增加23，焦炭消耗量可以降低2，石灰石消耗量可降低2。2007年我国钢产量4.9亿吨，进口铁矿石3.83亿吨，世界铁矿石价格话语权被淡水河谷、必和必拓、力拓等几家跨国巨头控制。,有色金属矿选别：钨锡粗精矿分离，利用黑钨矿具有弱磁性而锡石无磁性，采用磁选方法去除含锡杂质，可以获得合格的钨精矿。稀有金属矿选别：在钛铁矿的选别中，为了使得铁、

3、钛分离也要采用磁选、电选方法。回收重介质：磁选回收磁铁矿和硅铁等介质（选煤厂回收重介质等）。非金属矿提纯：采用磁选除去含铁杂质。,19世纪末期：美国、瑞典制造出电磁筒式磁选机。20世纪初：湿式筒式磁选机问世。60年代：Jones强磁选机在英国面世，采用多层聚磁介质板（技术突破）。70年代以后：高梯度磁选机、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。,磁场是物质，是物质的一种特殊状态。任何运动电荷或电流，均在周围空间产生磁场。磁场对引入磁场中的运动电荷有磁力的作用。描述磁场的物理量有磁感应强度和磁场强。磁感应强度（B）：描述磁场性质的

4、物理量，磁场中某点处的磁感应强度的方向与该点处试验线圈在平衡位置时法线的方向相同，磁感应强度的量值等于具有单位磁矩的试验线圈所受到的最大磁力矩。在国际单位制（SI）中B的单位为Wb/m2或T，GOS制中，1T104GOS,磁场强度H：在任何磁介质中，磁场中某点的磁感应强度B与同一点上的磁导率的比值称为该点的磁场强度，方向为磁力线的切线方向。H=B/单位：SI制中H的单位为A/m，在GOS制中采用Oe，1Oe77A/m80A/m，1A/m410-3 Oe。r/0 0真空中的磁导率，0=4k2(真空）=12.5710-7Tm/A,磁矩：任何物质都存在有分子电流，分子电流和它包围的面积的乘积叫做分子

5、电流的磁矩。物质的磁矩等于分子电流磁矩的矢量和 m=mi=（i*S）磁化强度：单位体积物质的磁矩叫物质的磁化强度 M=dmdv（A/m）物质进入磁化场后分子电流或多或少地取向于磁化场方向，结果产生一个附加磁场，叠加在磁化场上，从而改变原有的磁化场。,在放入磁场的物质内部，物质内部任意点处的磁感应强度，除了原磁场外，还应包括磁介质磁化后产生的附加磁场。因此，在物质内部的磁场中，任一点的磁感应强度B、磁场强度H、磁化强度M之间存在如下关系：B=0(H+M)从而有 0（1+k）比磁化率：物质体积磁化率与其密度的比值。=/m3/kg 比磁化率在磁选实践中用来表示矿物磁性的大小。,必要条件：作用在较强磁

6、性矿石上的磁力F1磁必须大于所有与磁力方向相反的机械力（包括重力、离心力、水流阻力等）的合力F机，作用在较弱磁性颗粒上的磁力F2磁必须小于相应机械力F机。即 F1磁 F机F2磁 磁选实质：利用磁力和机械力对不同磁性颗粒的不同作用而实现的。,作用在磁性颗粒上的磁力，可由它在磁化时所获得的位能来确定：U=-根据力学定律，作用在颗粒上的磁力可用颗粒位能的负梯度值来表示，即 f磁=-grad U=grad 当颗粒粒度不大时，可假定颗粒的体积磁化率在所占的体积范围内是个常数，其所占的体积内HgradH也近似为常数，则磁力F磁为：f磁 0 k V H gradH,当颗粒粒度不大时，可假定颗粒的体积磁化率在

7、所占的体积范围内是个常数，其所占的体积内HgradH也近似为常数，则磁力f磁为：f磁 0 k V H gradH 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=0 H gradH 式中：H gradH 磁场力，A/m2,上述公式表明，磁选时仅仅只有一个适宜的磁场强度是不够的，这个磁场还必须有一定的磁场梯度。均匀磁场：只受到转矩，矿物颗粒的最长方向取向于磁力线方向（稳定）或者垂直于磁力线方向（不稳定）；非均匀磁场：除了转矩外，还受到磁力的作用，正是由于磁力的存在，才有可能将磁性颗粒与非磁性颗粒分离，这就是在前面强调的磁选是在一

8、个非均匀的磁场中进行的原因。,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，选分值较低的矿物如弱磁性矿物时，磁场力H gradH 就应该很大。,本章主要内容：（1）物质按照磁性分类以及物质磁化的本质（2）磁选实践中矿物按照比磁化率的分类（3）磁铁矿的磁化过程（4）影响强磁性矿物磁性的因素（5）矿物磁性对磁选过程的影响（7）改变矿物磁性的方法重点及难点：A磁铁矿的磁化过程 B矿物磁性对磁选过程的影响,2.1.1.矿物的

9、磁性 磁性是物质最基本的属性之一，物质具有磁性是物质内部带电粒子运动的结果。自然界中大多数物质的磁性都很弱，只有少数物质才有较强的磁性。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,实验证明，在匀强磁场中，磁介质中的磁感应强度B，是B0和磁介质因磁化而产生的磁感应强度B叠加的结果：B=B0+B 对于顺磁质和铁磁质来说：B和B0同向，因而B B0；对于抗磁质来说B和B0反向，因而BB0。,顺磁性物质：在磁化场中呈现微弱的磁性，顺磁性主要是决定于单个电子的旋转磁矩（轨道磁矩、自旋磁矩）。在正常的情况下，物质的原子、离子或者分子都有磁矩，在无外磁场时，由于热运动磁矩无序排列，对

10、外不显磁性，在有外磁场时，磁矩方向有序排列，对外显磁性，即磁化后所产生的附加磁场（磁化磁场）与外磁场方向一致，磁导率0，但是数值不大。,铁磁性物质：在磁化场中呈现强磁性。铁磁性是分布在物质晶格结点上的大量顺磁性原子交换作用的结果。在较弱的外磁场作用下，物质的原子磁矩即达到磁饱和状态，显示出很强的磁性现象，亦即铁磁性。铁磁质磁化率0，磁化强度M不是磁场强度H的线型函数。铁磁质物质在外磁场中将产生很大的与外磁场同向的磁感应强度。,逆磁性物质：在磁化场中呈现微弱的磁性。逆磁性是由于磁场中电子轨道进动过程的结果。感应磁矩和外磁场相反，0，只有在原子或者分子固有磁矩为零时才显示出逆磁性，在其余条件下，逆

11、磁性则被顺磁性和铁磁性效应所掩盖。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个元素（Fe、Ni、Co）有明显的铁磁性；有55个元素有顺磁性，其中32个元素生成的化合物也保存这一性质；另外16个元素在纯态时是顺磁性的，但在化合物状态是逆磁性的；其余7个元素在化合物中是顺磁性的。,2.1.3 物质磁化强度和外磁场关系 顺磁性物质：直线关系（斜率为正）逆磁性物质：直线关系（斜率为负）铁磁性物质：曲线关系。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。当磁场强度相当小的时候，磁化强度就趋于饱和值了。,磁选中矿物磁性的分类不同于物质磁性的物理分类，这是因为磁选

12、机不能回收逆磁性矿物和磁化率很低的顺磁性矿物。按比磁化率（）大小把所有矿物分成强磁性矿物、弱磁性矿物和非磁性矿物。,由于磁铁矿是典型的强磁性矿物，又是磁选所处理的主要矿石，这里介绍磁铁矿的磁性研究。2.3.1 磁铁矿的磁化过程 某矿山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。,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（0123），而是

13、沿高于原来的曲线（34）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。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。,2.3.2 磁铁矿的磁化本质 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。,磁铁矿的磁性特点有：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；磁铁矿的磁化强度、磁化率和磁场强度间具

14、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；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；磁铁矿的磁性与矿石的形状和粒度有关（后面详述）。,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。,（1）颗粒形状的影响 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。,（2）颗粒粒度的影响 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。（

15、3）矿物氧化程度的影响 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。,（4）强磁性矿物含量的影响 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。,与强磁性矿物相比，弱磁性矿物的磁性有明显的不同：比磁化率为一常数，比磁化率大小只与矿物本身组成有关。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；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）。由弱磁性矿

16、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。（后面讲）,矿物磁性对磁选过程的影响。（1）细粒或微细粒的磁铁矿或其它强磁性矿物进入磁选机的磁场时，沿着磁力线取向形成磁链或磁束。磁链或者磁束对于回收微细的磁性颗粒，特别是在湿式磁选时会产生较好的选别效果（磁链的比磁化率高于单个颗粒的比磁化率）。在选别过程中，水介质对磁链的运动阻力比单个颗粒小得多。实践证明，磁铁矿在磁选过程中绝大部分是以磁链的形式存在的。,磁链,磁链,（2）磁选强磁性矿石或者矿物时，除了颗粒的磁化率外

17、，起重要作用的还有颗粒的剩磁和娇顽力。经过磁选后的强磁性矿石或者精矿，从磁场出来后常常保存自己的磁化强度，结果细粒和微细粒的颗粒形成磁团聚。这种性质被应用于脱泥作业以加速精矿或强磁性矿物的沉降（磁力脱泥槽）。,（3）磁团聚也有负面作用。在阶段磨矿阶段选别过程中，在二段选别时由于磁团聚作用使得一部分粗颗粒进入分级机溢流，影响分级效果，入选粒度变粗，使得分选指标下降。,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）/（563）10042.8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

18、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。,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300400，再在室温中冷却，最终产物是磁磁铁矿-Fe2O3。,2.7.1 还原焙烧,2.7.2 中性焙烧在300400，不加空气或少量空气的条件下，菱铁矿分解变成Fe3O4：3FCO3Fe3O4+2CO2

19、+CO(不加空气)2FCO3+1/2O2Fe2O3+2CO2(少量空气)3Fe2O3+CO2Fe3O4+CO22.7.3 氧化焙烧在氧化气氛条件下，赤铁矿氧化变成磁黄铁矿 7FeS2+6O22Fe3S8+SO2(中短时间),焙烧时间长磁黄铁矿氧化成Fe3O4 3Fe3S8+38O27Fe3O4+24SO2（长时间）为了评定焙烧质量，采用还原率（R）来判断弱磁性矿物（例如赤铁矿）的还原程度。R=(FeO/TFe)100（56+16）/(563）10042.8一般R3852还原较好。,2.7.4 改变矿物表面磁性的方法：碱浸磁化和磁种磁化 碱浸磁化：碱浸磁化属于表面化学法，针对对于矿物构成复杂的菱

20、铁矿，在菱铁矿表面覆盖强磁性的氧化铁成份，故磁化率增加。3FCO3+2NaOH=Fe(OH)2+2Na2CO3 3Fe(OH)2+O2=Fe3O4+H2O 2Fe(OH)2+O2=-Fe2O3+H2O,磁种磁化 磁种：选择性吸附到某种目的矿物的表面上，并能够提高其磁种的细粒分散、强磁性物质。磁种磁化，是在一定的条件下调整矿浆，并在矿浆中加入磁种，使其选择性吸附于目的矿物上并提高目的矿物磁性的过程。磁种选择：细磨的磁铁矿，粒度50m。矿浆调整应加入电解质或者表面活性剂或高分子絮凝剂，以增加磁种的选择性吸附作用。,本章重点和难点：（1）各种弱磁选设备的结构、原理、生产应用（2）湿式弱磁场 磁选机的

21、结构、工作原理、优缺点3.1 磁选机的分类依据不同的特征来分类：,3.2 弱磁场磁选设备 3.2.1干式弱磁场磁选机（1）除铁器 除铁器属于安全设备，主要用来除去物料流里夹杂的铁块或铁屑，有电磁和永磁两种。,（2）磁滑轮 磁滑轮，又称磁力滚筒，有电磁和永磁两种。永磁滑轮应用较广。主要部分：由锶铁氧体组成磁包角360的多极磁系（磁极沿着圆周方向NS交替排列）；由非导磁材料制成的旋转圆筒。,皮带速度：矿石的磁性强弱决定。对于富矿皮带速度可以大些，以保证脉石和中矿能够快速被抛掉。当选分的是磁性弱些的矿石时，皮带速度可以慢些，以保证中矿不被抛掉应用：主要用于磁铁矿选厂粗碎或中碎后的粗选作业中，选出部分

22、废石，即通常所说的“粗粒抛尾”，以减轻后续作业的负荷，降低选矿成本。另外在赤铁矿焙烧还原后的选别中也常采用。产率和质量调节：通过调节在磁力滚筒下面的分离隔板的位置来实现。,（3)干式筒式磁选机 结构：主要由永磁固定磁系、给料机构、排料机构、传动机构和机架等部件组成。CTG695型磁选机的磁场特性如图所示。,此类磁选机有单筒和双筒两种。单筒机分选带长度可通过挡板位置调整，双筒机可通过调整磁系偏角来适应不同分选流程的需要。磁系特点：磁系多、极距小、磁系包角270度，磁极沿着圆周方向极性交替排列，沿轴向极性一致。在北方缺水地区可与干式磨矿结合进行分选。,（一）永磁筒式磁选机 永磁筒式磁选机广泛用于磁

23、铁矿分选、磁性加重介质回收及为湿式强磁选给矿作准备。结构：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106135。磁系采用锶铁氧体永磁体，在给定的特殊磁场分布条件下能产生最高的磁场强度。在磁场中工作的槽体用奥氏体不锈钢制造，表面采用合成材料（耐磨橡胶）防止磨损。,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。,湿式永磁筒式磁选机,10502100,10503000半逆流型弱磁选机,(1)CTS永磁筒式磁选机 槽体结构为顺流型（见图）。给矿

24、方向与圆筒的旋转方向相同.非磁性矿粒和磁性很弱的矿粒由圆筒下方的两板之间的间隙排出，磁性矿粒被吸在圆筒表面上，随圆筒一起旋转，到磁系边缘的低磁场区排出。顺流型磁选机常用于处理粒级为5 mm以下较粗的磁性矿粒的粗选，运转可靠性高，功耗低，但无法获得最大回收率和最佳精矿质量。,(2)CTN永磁筒式磁选机 槽体结构为逆流型（见图）。给矿方向与圆筒的旋转方向相反。非磁性矿粒和磁性很弱的矿粒经过全部磁力区由磁系左边缘下方的底板上的尾矿孔排出，尾矿损失低，回收率高。磁性矿粒逆着给矿方向移动到精矿排出端，排入到精矿槽中，但由于精矿排出端距给矿口很近，精选作用差，精矿品位低。,(3)CTB半逆流型筒式磁选机

25、磁性产品移动方向和圆筒旋转方向相同，非磁性产品移动方向和圆筒移动方向相反。给矿从底部导入，磁性矿粒吸附在圆筒表面，在槽体下部的给矿区安置有喷水管，受到洗涤水的清洗，有利于矿浆的悬浮、清洗和提高分选指标。槽体溢流采用矿浆水平控制。给矿口距磁性产品和非磁性产品卸矿处都较远，给矿区悬浮和清洗作用好，有利于获得高品位精矿。给矿矿浆流和磁力方向一致，尾矿在排出前经过场强较强的扫选区，获得的精矿回收率也较高。,（二)辅助磁力设备(1)磁力脱泥槽 重力和磁力联合作用的分选设备，广泛用在磁选工艺中，用来脱去矿泥和细粒脉石，也作为过滤前的浓缩设备。在磁力脱泥槽中，矿粒在分选区受到的力主要有：重力、磁力和水流作用

26、力。重力：使矿粒沉降。磁力：方向垂直于等磁场强度线，指向磁场强度高的方向，磁力加速磁性矿粒向下沉降并吸附在磁系表面周围。水流作用力：则是阻止非磁性的细粒脉石和矿泥的沉降，使磁性矿粒呈松散状态，提高精矿品位。,(2)预磁器 为了提高磁力脱泥槽的分选效果，在入选前将矿粒进行预先磁化，使矿浆经过一段磁化磁场的作用，细粒强磁性物料被磁化凝聚成较大的磁团粒，这种磁团粒在离开磁场后，由于矿粒具有剩磁和较大的矫顽力，仍能保持下来。磁团粒的沉降速度要比非磁性颗粒快，有利于后续的磁力脱泥等作业。预磁器大都为永磁体。预磁器常见的有“”形和“O”形两种。,(3)脱磁器 常用脱磁器结构如图，它是套在非磁性材料管上的塔

27、形线圈，并通过交流电来工作。当强磁性团粒通过一个磁场强度由大变小的交变磁场时，磁团粒被多次反复磁化，使磁性颗粒的磁能积一次比一次小，最后失去剩磁，脱磁过程见图所示。,应用：当采用阶段磨矿阶段选别流程时，一段磁选精矿在进入二段精选之前，应进行二段磨矿，由于初精矿中存在“磁团聚”（或磁链）作用，给二次分级带来问题，所以要在二次分级前对初精矿进行脱磁作业。,攀枝花密地选厂现有流程,本章重点和难点：（1）Jones强磁选机的结构、分选过程及生产配置要求（2）sala式高梯度磁选机的结构、分选过程（3）超导磁选的原理,4.1干式强磁场磁选机 干式强磁选机有感应辊式、盘式、筒式和永磁辊式四类。1)感应辊式

28、磁选机 结构：由电磁系统、分选系统和传动系统组成，为了减少涡流发热和传动功率，辊子用薄的导磁钢片和非磁性圆片交替叠成。给矿粒度：20.1mm应用：回收海滨砂矿的钛铁矿、黑钨矿的精选。,分选过程：在相邻原磁极的作用下，磁辊表面感生出与相邻磁极极性相反的磁场，并在磁辊齿尖上产生方向指向磁辊的高磁场梯度。当待选物料落到感应辊表面时，磁性物料被辊吸住，随着辊转离磁场后落到接料槽中，非磁性物料沿重力和离心力的合力方向排出。,2)盘式磁选机 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、磁盘传动装置、电磁系统和机架等部件组成（如图）。,场强：1512KA/m（190

29、00Oe）间隙为2mm。给矿粒度：20.2mm应用：稀有金属矿的粗精矿的精选（钨、钛、锆英石、独居石）实践表明：原料筛分级别愈多，选分指标越好。,4.2 湿式强磁选机 1)湿式感应辊式强磁选机 CS1型电磁感应辊式强磁选机是我国研制的双辊湿式强磁选机，主要用于锰矿石和铁矿石生产。,2)琼斯型湿式强磁选机 结构：磁导体、密封罩保护的励磁线圈、装有分选箱的转环、给矿和给水装置、精矿的清洗、高压冲洗机构、排矿机构和传动机构。,应用：选分细粒弱磁性矿石，特别是在铁矿分选中（细粒赤铁矿）结构特点：DP-317型转盘周边有27个分选室，内有不锈钢磁材料制成的齿型聚磁极板，板间距13mm，分选室放置聚磁介质

30、可以获得较高的磁场强度和梯度，大大提高分选能力，分选间隙最大场强为6401600KA/m（800020000Oe），处理能力100120t/h，给料粒度10.03mm。,分选过程：矿浆自给矿点 给入分选箱，随即进入磁场，非磁性颗粒随着矿浆流通过齿板间隙流入下部的产品接矿槽中，成为尾矿。磁性颗粒在磁力作用下被吸附在齿板上，随分选室一起转动，当转到离给矿点60位置时受到压力水（2-5kg/cm2)的清洗，磁性矿粒中夹杂的非磁性颗粒被矿物冲洗下去，成为中矿。分选室转到120 时，进入磁场中性区，用压力水（4-5kg/cm2)将被吸附在齿板上的磁性矿物冲下，成为精矿。,影响精矿品位的因素：给矿粒度、给

31、矿中强磁性矿物的含量、磁场强度、中矿和精矿冲洗水压力、转盘转速、给矿浓度。给矿粒度：为保证强磁选机的正常运行，减少齿板间缝隙的堵塞现象，必须严格控制强磁选机的粒度上限。琼斯型强磁选机的缝隙宽度一般为1-3mm，因此处理粒度上限为1mm（粒度上限1/21/3缝隙宽度）。为此，在琼斯型强磁选机前必须配置控制筛分。选别粒度下限0.03mm，低于这个下限一般无法回收。,给矿中强磁性矿物含量：不得大于5，如果超过5时，要在前面配置弱磁或者中磁选作业，以预先除去强磁性矿物。磁场强度、冲洗水依据矿物性质、实验确定。应用与选别指标：主要用于选别细粒嵌布的赤铁矿、假象赤铁矿、褐铁矿、菱铁矿，也可以用作稀有金属的

32、处理。大冶铁矿：入选品位30-52，精矿品位50-63；酒泉公司：入选品位30，精矿品位48。,优点：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；转盘和磁轭组成闭合磁路，分选区较长，回收率提高；空气隙较小，减少磁阻，提高磁场强度；磁板深度长（220mm），配合压力水清洗，精选作用较强，品位较高。用高压水冲洗，减轻堵塞现象。,4.3 高梯度与超导磁选设备 4.3.1高梯度磁选机（HGMS）高梯度磁选机特点：通过整个工作体积的磁化场（背景磁场）是均匀磁场。充填钢毛介质后产生非均匀磁场，在工作体积中任何一个颗粒经受的磁力相等磁化场均匀通过工作体积，介质均匀磁化，在磁化空间的

33、任何位置，梯度可达107Gos/cm（对于钢毛介质而言），比Jones机提高了10-100倍（2105），大大提高了磁力，使得微细弱磁性颗粒可以得到有效回收（下限1um）,介质所占空间大为降低，高梯度磁选机介质充填率仅为5-12（一般为50-70），提高分选区利用率，处理量大。介质轻，传动负荷轻。应用的重点领域：高岭土提纯、水处理、煤脱硫技术、弱磁性矿物分选,1)周期式高梯度磁选机 分选过程：各种工作分给矿、漂洗和冲洗三个阶段，工作可按程序自动进行。磁体给磁，矿浆从下端进人分选罐，磁性颗粒被吸附在磁介质上，非磁性颗粒则从上端排出。一段时间后，给料结束，给入同样流速的清洗水，洗出残留在磁介质中的

34、非磁性颗粒。最后，磁体退磁，用高压水冲洗出磁性颗粒。完成一个生产周期约需1015 min。,2)连续式高梯度磁选机 萨拉（Sala）型连续式平环型高梯度磁选机 结构：分选环、马鞍形螺线管线圈、铠装螺线管铁壳、分选箱。分选过程：给矿分选室（吸附）非磁性颗粒排出清洗精矿。,VMS型磁选机 该机磁系是一个变形螺线管磁体。装有棒形磁介质的立环穿过下铁轭在螺线管磁场中沿反时针运动。矿浆由给料斗通过上铁轭给入立环，磁性物被磁化圆棒吸住，非磁性物通过下铁轭排出。立环离开磁场后，磁性物从磁介质中洗出。VMS型磁选机被主要用于锰矿和铁矿的分选。,4.3.2 超导磁选机 磁选机的主要磁性材料铁磁性物质受磁饱和现象

35、和线圈温度的限制，最大磁场强度通常不超过 1600 kA/m(20000Oe）。要突破这一极限，只有把磁性材料由铁磁体改为超导体。某些物质在温度降至绝对零度时（-273.15C），电阻突然消失，这种现象称为超导现象，具有超导现象的物质称为超导体。当超导材料处于超导状态时，电阻为零，故在一根很细的导线内，能通过很大的电流，没有热损耗，从而获得超过2T的磁场。,超导元素：超导元素在元素周期表中相当普遍，但是铁、钴、镍等强磁性金属和铜、金、银等良导体不是超导元素。一些导电性差的元素如铌、锆、钛却是超导元素，在超导元素中以铌（Nb）的临界温度最高（9.2K）。超导材料：分为超导合金和超导化合物。铌钛合

36、金和超导化合物铌三锡（Nb3Sn）、钒三镓（V3Ga）目前广泛使用。参数如下：材料名称 临界磁场Hc（T）（4.2K）临界温度（K）铌锆 7-9 9-19铌钛 9-12 8-10,超导材料的发展方向：高温超导部分超导材料参数如下：材料名称 临界磁场Hc（T）（4.2K）临界温度（K）铌锆 7-9 9-19铌钛 9-12 8-10V3Ga 22 14.5Nb3Sn 22.5 18.3,低温获得与保持：物理学意义上的低温指81K以下的温度，绝对零度（-273.15C）是低温的极限，绝对零度是不能达到的（热力学第三定律）。目前通过液化气体，空气、氢气、氦气可以获得-192C、-253C、-269C）

37、的低温，通常采用液氦。超导的关键技术：低温的获得与保持。,超导磁选机和常导磁选机相比有以下突出优点：高场强，用NbTi超导材料做的磁体其磁场强度可达到5T；体积小且重量轻；能耗低，比常导磁体节能90；高磁场带来的高磁力使磁选机处理能力大大提高。根据超导磁选机是否具有磁介质，将其分为高梯度超导磁选机（有磁介质）和开梯度超导磁选机（无磁介质）。,1）开梯度超导磁选机（德国）结构：超导磁系、制冷系统和转筒分离器。该设备外形基本上与目前常用的圆筒弱磁场磁选机类似，NbTi低温超导线圈近似椭圆形，固定在铁支架的凹槽内。该机用于非磁性产品如铝矾土、萤石、磷灰石等的提纯。,2）高梯度超导磁选机 高梯度超导磁

38、选机的背景磁场强度可达5T，使高梯度磁分离作业的经济效益大为提高。高梯度超导磁选机有串罐往复式磁选机、快速开关式超导高梯度磁选机等。结构：卧式串罐往复式高梯度超导磁选机由螺线管式超导磁系、分选罐列、铁磁 屏、液压往复运动装置和机座组成。,分选过程：工作时，超导磁体激磁，一个分选罐位于磁场空腔内，给入矿浆，捕获磁性粒子，洗涤磁介质。另一个分选罐位于相应的磁屏腔内等待工作。当往复罐借往复传动装置退出磁场时，到达相应的磁屏腔内，冲出介质上的磁性粒子。,本章重点和难点：（1）铁磁性材料的磁化特性曲线（2）表征磁性材料磁特性的参数,5.1磁选机的磁体5.1.1 永磁体（1）永磁体经历了磁合金铁氧体磁合金

39、的发展阶段。早期磁合金为铝镍钴磁系，后来发展到锶铁氧体，到现在的稀土钴合金及钕铁硼合金。（2）铝镍钴合金的磁性特点是剩磁磁感应强度Br大，骄顽力Hc小（3）铁氧体骄顽力大，剩磁小。（4）稀土钴合金和钕铁硼合金的剩磁和骄顽力都大。,在各种磁性材料中，最重要的是以铁为代表的等也具有铁磁性铁磁性材料，钴、镍、钇。常用的铁磁性材料多是铁和其他金属或非金属的合金，以及某些含铁的氧化物。铁磁性材料的磁特性常用磁感应强度与外磁场强度之间关系的B=f（H）曲线来表示。材料的磁特性，不仅与磁场强度、温度和机械力有关，而且与磁化过程有关。材料磁化时可分成以下几种曲线。,1）起始磁化曲线 起始磁化曲线是外磁场H 单

40、调增加时得到的曲线，如图所示。铁磁性材料的起始磁化曲线的共同点是曲线由陡峭段和平坦段组成。陡峭段对应于易磁化的特征，而平坦段对应于难以磁化的特征。,2）磁滞回线 当磁场强度H在正负两个方向上往复变化 时，材料的磁化过程经历了一个循环的过程。闭合曲线叫做磁滞回线。如果材料在磁化曲线两端都达到饱和，所得回线就叫做饱和磁滞回线或主磁滞回线。,3）正常磁化曲线 磁场H的循环范围逐渐缩小，所得一系列磁滞回线的顶端的轨迹就是正常磁化曲线。这一曲线可以复制，能说明材料的磁性。正常磁化曲线和起始磁化曲线的形状很相似。,表征磁性材料磁特性的参数：饱和磁感应强度、剩余磁感应强度、矫顽力及相对磁导率。磁性材料通常用

41、作磁导体、永久磁铁和特殊磁性元件。用途不同，需要材料的磁特性参数不同。通常根据材料的基本磁特性参数将磁性材料分成两大类别：软磁性材料和硬磁性材料。,软磁性材料：磁导率u高，骄顽力小，磁滞回线长，包围的面积小。一般强磁选机选用工程纯铁作铁芯、磁轭和磁极头。导磁不锈钢作磁感应介质；中磁场或弱磁场选用低碳钢。硬磁性材料：硬磁性材料的基本特征是在工作空间能够产生很大的磁场能。骄顽力很大。通常以骄顽力的大小作为判断材料磁硬度的依据。硬磁性材料主要用于强磁设备磁源上产生磁场。,含有稀土元素的永磁材料，其磁能积要比铁氧体和常用合金磁体高得多，已可用作永磁强磁选机的磁源材料。永磁体采用的磁性材料为硬磁性材料，

42、具有的剩余磁感Br高、矫顽力Hc大，这两者也就决定了单位体积的磁能积（BH）max大。剩余磁感Br值表征提供永磁体磁感应强度的能力，矫顽力Hc值表征保持磁感应强度不衰减的能力。,5.2磁选机的磁系 根据磁系中磁极的配置方式，可将磁系分成开放磁系和闭合磁系。1）开放磁系 所谓开放磁系是指磁极在同一侧作相邻配置且磁极之间无感应磁介质的磁系。按磁极的排列方式分为曲面磁系和平面磁系两种。开放磁系磁路长、磁阻大，漏磁多，产生的磁场强度低。,开放磁系磁场中任意一点（x，y）的磁场强度为：,2）闭合磁系 闭合磁系是磁极作相对配置的磁系。分选空间即为磁极间的空气隙。通常空气隙较小，磁通通过空气隙的磁阻小，漏磁

43、少，故分选空间具有较强的磁场，用于分选较弱磁性矿物的强磁选机。在闭合磁系中，一种是具有一定形状的单层感应磁极与原磁极构成闭路的磁系，一种是相对磁极间装有特殊形状的铁磁介质的磁系。,本章重点和难点：（1）磁流体的相关概念（2）磁流体的分选原理,6.1 磁流体静力选矿 磁流体静力分选，是在不均匀磁场中，以顺磁性液体为工作介质，根据矿物之间密度、比磁化率的不同，分选弱磁性或非磁性矿物的一种分选技术。1）磁流体静力选矿的工作介质 磁流体一般有三类：高磁化系数的顺磁性电解质溶液一般由顺磁性金属盐类溶解于水或有机溶剂中制成。铁磁性胶体悬浮液它是将磁铁矿等物质的微粒经过表面活性处理后形成的在重力和磁力作用下

44、均能保持稳定的悬浮液。,液态金属或低熔点金属液态金属不润湿矿石，在操作过程中，矿粒能自行分离，不仅避免了金属溶液的损失，也不需配置金属溶液净化和再生流程，液态金属密度大，最大可达11.5g/cm3，对分选有利。但生产费用高，在高温下操作困难。,2）磁流体静力分选原理楔形磁极系统是最简单、最常见的磁极系统，以此为例说明矿粒在楔形磁极系统的磁流体中的运动规律。矿粒在磁流体内的运动，可分解为x、y、Z三个方向的运动，如图所示。在该分选系统中，由非磁性材料制成的槽体放置在上宽下狭的楔形磁极间。,矿粒在y轴方向垂直运动 设、分别代表矿粒和磁流体的密度，、0分别代表矿粒和溶液的比磁化率，V代表矿粒的体积，

45、g为重力加速度，槽内y位置上的磁场强度为H，磁场梯度为H/y。磁极间的磁场强度从上到下逐渐变大，槽内各水平层的“视在密度”也逐渐变大，不同密度的矿粒也会在其中分层悬浮。矿粒将在重力（V g）、介质浮力（V g）、磁场力VH（H/y）和磁浮力0VH（H/y）的共同作用下处于静力平衡状态：V g-V g+VH（H/y）-0VH H/y）=0,上边两式同除以矿粒体积V，整理得：或 式中C值是矿粒在磁流体中悬浮高度的 表征值，如果两矿粒的C值相同则它们在磁流体中的悬浮高度也相同。当矿粒满足上式的条件时，矿粒在y位置 上悬浮，否则矿粒将向上或向下运，从而实现不同性质矿粒的分离。,矿粒在X轴方向水平运动

46、矿粒在X轴方向水平运动，是由于矿粒所在空间水平面X轴方向上磁场强度不均匀所致。这种不均匀性表现为间隙中部磁场强度大于间隙两侧磁场强度，所产生的磁场力fx 由间隙指向间隙中央，所产生的磁推力Fx则由间隙中央指向间隙两侧，如图所示。对弱磁性或非磁性矿粒来说，磁流体产生的磁推力大于磁场力，Fx-fx0，所以在分选过程中，当矿粒在各自的高度上开始悬浮的同时，开始沿X轴方向由间隙中央向间隙两侧运动。假如要求分选机一端进料、一端排料，磁极X轴与水平面要有一定角度，使磁极间隙形成一个斜槽。角度的大小应保证矿粒在介质中受到的重力在倾斜方向上的分力大于磁推力。,矿粒在Z轴方向运动 在楔形磁极间隙中的球形颗粒，受

47、到磁场力的影响,其Z轴运动轨迹，在理论上必然会沿着磁场磁力线方向前进。在间隙下部，矿粒受力由槽中心线指向磁极面，在间隙上部，由于磁极边缘效应，矿粒受力由磁极面指向槽中心线。因此在不同区间矿粒分别向磁极面或槽中心线运动，形成了矿粒的拥挤，这是楔形磁极的重大缺点。6.2磁流体动力选矿磁流体动力分选是在磁场与电场的联合作用下，以强电解质溶液为分选介质，根据矿物之间密度、比磁化率和导电性的不同，分选弱磁性或非磁性矿物的一种选矿技术。,磁流体动力分选不同于磁流体静力分选之处在于，它除了具有和磁流体静力分选一样的一个磁场外，还有一个电场。电场中有电子通过，在磁场中产生洛仑兹力，其大小为电流密度J（矢量）与

48、磁感应强度B（矢量）的乘积：Fe=BJ 矿粒在磁流体动力分选机中处于静力平衡状态时有：工作介质向上的作用力为：,工作介质的视在密度为：6.3 磁流体分选机 1）磁流体静力分选机 日本利用磁流体分选非磁性金属的磁流体静力分选机结构如图3240所示。它是利用一对永久磁极产生一个强度为220260 kA/m磁场，磁极夹角为300，磁极的对称轴线与垂直线成150。,2）磁流体动力分选机 磁流体动力分选机类型很多，但它们的构造大同小异。如图所示，其截面为矩形，给料区与排料区一定要用水平隔板分，以防止由于电场磁场联合作用所形成的涡流破坏分层作用。电极安装在分选区的适当位置处，以使溶液通电。电极的极性应与磁

49、极极性配合，以便产生与重力方向相反的洛仑兹力。电场与磁场电源，需使用经过整流后的直流电。前苏联采用磁流体动力分选机分选锡石，比用普通重选设备少占地23，降低生产成本6.,本章重点：（1）生产实践中常见矿石的磁选工艺及流程,7.1 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

50、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。,1)攀枝花钒钛磁铁矿选矿 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