磁选的基本原理.pptVIP

* 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 * 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。 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。 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。 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 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）。 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 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。 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。 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。 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。 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。 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。 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 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。 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。 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？ 实际物质的质地往往是不均匀的 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，