磁选专题知识专业知识讲座

第六章磁选磁选的应用领域：

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。第六章磁选2磁选的基本过程（1）磁选过程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。

第六章磁选磁选基本条件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1F2<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。第六章磁选（2）磁选机的磁场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。第六章磁选均匀磁场中：

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。

第六章磁选（3）磁化、磁化强度及磁化系数

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。第六章磁选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。即第六章磁选（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：第六章磁选HdH/dl（HgradH）称之为磁场力，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,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。

第六章磁选3矿物质的磁性（1）矿物的磁性分类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。第六章磁选按比磁化系数的不同将矿物分为四类：

(1)强磁性矿物。这类矿物属亚铁磁性，比磁化系数大于3000×10-8m3/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）×10-8m3/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。

(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)×10-8m3/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15×10-8m3/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。第六章磁选（2）强磁性矿物的磁性特点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；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。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。第六章磁选

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。第六章磁选3）颗粒性质对磁性的影响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。第六章磁选B）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。第六章磁选C）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。D）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。第六章磁选（3）弱磁性矿物的磁性特点与强磁性矿物相比，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。

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。第六章磁选

(2)中性焙烧用于菱铁矿。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。第六章磁选4磁选设备（1）概述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＝72－136KA/m)和强磁场磁选机(磁极表面磁场强度H0＝480－1600KA/m)两大类。(注：1A/m＝4∏×10-3奥斯特)

第六章磁选（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。

第六章磁选

分选过程：矿浆由上部拢矿筒中心给入后，磁性矿粒在磁力与重力作用下，克服上升水流的向上作用力，而沉降到槽体底部，从排矿口排出；非磁性细粒脉石和矿泥在上升水流的作用下，克服重力等作用，随上升水流进到溢流中。第六章磁选磁力脱水榴特点

优点：磁力脱水槽具有结构简单、无运转部件、维护方便、操作简单、处理能力大等优点。

缺点：不能排掉粗粒脉石。一般用于分选细粒磁铁矿石和过滤前浓缩磁铁精矿。第六章磁选永磁圆筒式磁选机：

半逆流型永磁圆筒式磁选机由分选圆筒、磁系和底箱等主耍部分组成。圆筒非导磁不锈钢板制成，表面覆盖一层耐磨材料，以防圆筒磨损，并有利于磁性矿物的附着。磁系通常又3-5个磁极组成。磁系固定在圆筒轴上，工作时不旋转。磁极沿圆周方向极性交变，沿轴向不变。磁系包角为106-117°。整个磁系偏向精矿排出端。磁系偏角为15-20°，可以调节。底箱用非导磁材料或硬质塑料板制成。底箱下部是给矿区，其中有吹散水管4，用来调节矿浆浓度，同时把矿浆吹散成松散悬浮状态，以利于提高分选指标。底箱上部有底板，板上开有矩形孔，用以流出尾矿。

第六章磁选分选过程：矿浆经过给矿箱进入磁选机槽体后，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上。此时，由于磁系的极性交替，产生磁搅动作用，使夹杂在磁链中的脉石被清洗出来，从而提高了精矿品位。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，并进入精矿槽中。非磁性矿粒和磁性很弱的矿粒在槽体内矿浆流作用下，从底板上的尾矿孔流入尾矿管中。第六章磁选半逆流型圆筒式磁选机的特点：由于矿浆呈悬浮状自下向上给入分选空间，故半逆流型圆筒式磁选机矿浆流给入方向与磁场力方向基本相同，因面磁性矿粒易于吸在圆筒面上，回收率较高。另一方面由于尾矿流动方向与圆筒旋转方向相反，磁性矿粒被吸引的机会较多，夹杂于精中的非磁性矿粒也容易被冲洗掉。所以这种磁选机可以同时得到较高的精矿品位和回收率。该型机适用于分选粒度为＜0.2mm的细粒强磁性矿石的粗选和精选作业。第六章磁选除铁器除铁器主要用来从料流中除去夹杂的铁块或铁屑，有电磁和永磁两种。除铁器分固定悬挂式和带式悬挂两种。固定悬挂式一般悬挂在运料皮带的上方从料流中捡出夹杂的铁块或铁屑，但需人工从磁铁上排除杂铁，故一般用在含铁较少的料流中除铁。磁铁的宽度要与料流的宽度或皮带运输机的宽度相适应。

第六章磁选带式悬挂除铁器有两种方式，一种与运料皮带成直角交叉，杂铁从运料带的侧边排出；另一种与运料皮带方向一致，杂铁从料流的前端排出。主要用于从非磁性料流中捡出块状铁质物料，可用在煤炭、铁渣和钢渣、工业垃圾等物料的除铁或回收铁的作业。第六章磁选

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。第六章磁选（2）强磁场磁选机干式永磁对辊式强磁选机它主要由磁辊、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。磁极和永磁块组装在一根不导磁的不锈钢轴上。两磁辊之间隙大小可通过极距调节机构来改变。磁辊分别由电机通过蜗轮减速机构来驱动，并相对旋转。感应卸矿辊由工业纯铁制成，表面被加工成棱形凸起。第六章磁选分选过程：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。第六章磁选该机的主体部分是由“山”字形磁系7、悬吊在磁系上方的旋转圆盘6和振动槽5组成。磁系7和圆盘6组成闭合磁路。圆盘的边缘为尖齿形，直径比振动榴的宽度约大一倍。转动手轮可按圆盘垂直升降(调节范围0-20mm)，以调节极距(即圆盘齿尖与振动槽槽面间的距离)。调节螺栓可使减速箱连同圆盘6一起绕心轴转动一个不大的角度，使圆盘6边缘和振动槽5间的距离沿原料前进方向逐渐减小。振动槽5由六块弹簧板固定在机架上，由偏心震动机构带动。给料圆筒为一干式圆筒弱磁场磁选机。主要是为了预先分出给料中的强磁性矿物，以防止它堵塞圆盘和振动槽之间的工作空隙。干式电磁圆盘式强磁选机第六章磁选分选过程：入选物料由给料斗均匀地给到给料圆筒上。其中强磁性矿粒被吸在圆筒上，并随圆筒转动至下方磁场较弱处卸下，进入强磁性产品接料斗中。未被圆筒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。当这部分物料被输送到圆盘下面的工作间隙处时，弱磁性矿粒受强磁场的作用被吸到圆盘的边缘上，并随圆盘转到振动槽外。由于档外磁场急剧减小，它们被卸入振动槽两侧的接料斗中。非磁性矿粒则由振动槽尾端排出。第六章磁选琼斯型强磁选机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。该机有一个钢制门形框架，在框架上装有两个U形磁轭，在磁轭的水平部分共放置4个激磁线圈，线圈由八台扇风机进行空气冷却，外面有保护壳。磁系通过分选转环构成闭合磁路。两个分选转环置于磁轭间隙中间，分上下两层配置，由垂直中心轴带动旋转。转环的周边有27个易更换的分选箱，箱内装用导磁不锈钢制成的齿板。齿板间隙为l－3mm分选箱内的最大磁场强度为960KA／m。采用高压水冲洗中矿和精矿产品。第六章磁选

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。第六章磁选琼斯型强磁选机的特点：

优点：采用多选箱转环(其外周边上的分选室内，装有齿形聚磁极板)作感应磁极，磁极间有一道小的非工作间隙，减小了磁阻，提高了磁场强度，具有90°的磁系包角，形成较长的分选区，同时采用深度达220mm的精选作用较好的齿形介质板，所以精矿品位和回收率均较高；分选箱易于拆卸清理；双盘上下配置可以充分利用磁性材料，缩小占地面积。

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。该机适用于分选赤铁矿、菱铁矿、钛铁矿等弱磁性矿物。第六章磁选萨拉型转环式高梯度强磁选机它由两个螺