《磁电选矿》PPT课件.ppt

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1、磁 选,江西铜业集团公司陈建文,第一章选矿概述 第二章 磁选技术 磁选基本原理 磁选设备 磁流体分选技术 磁选实践,主要内容,第一章选矿概述,选矿的目的及作用：选矿是利用矿物的物理性质或物理化学性质的差异,借助各种选矿设备将矿石中的有用矿物和脉石矿物分离,并达到使有用矿物相对富集的过程。自然界蕴藏着极为丰富的矿产资源。但是，除少数富矿外，一般品位都较低。这些矿石若直接冶炼，技术上有困难，经济上也不合理。因此，冶金生产对矿石的品位有一定的要求。例如，铁矿石中铁的品位不得低于4550，铜矿石中铜的品位不得低于35。为此，对低品位的贫矿石，必须在冶炼前进行分选。其次，矿石中往往都含有多种有用成分，必

2、须事先用选矿方法将它们分离成单独的精矿才能进一步利用。此外，矿石中除了有用成分外，往往含有有害杂质，如铁矿石中有害杂质为硫、磷等。必须在冶炼前尽可能用选矿方法除去这些有害杂质，否则将会使冶炼过程复杂化和影响冶炼产品的质量。,第一章选矿概述,选矿的方法及选矿过程选前的准备作业为了从矿石中选出有用矿物，首先必须将矿石粉碎，使其中的有用矿物和脉石达到单体解离。选前的准备工作通常分为破碎筛分作业和磨矿分级作业两个阶段。,第一章选矿概述,选矿的方法及选矿过程选别作业是通过适当的手段将已经单体解离的矿石中的有用矿物和脉石分选的工序。最常用的方法有：（1）浮游选矿法（简称浮选法）。浮选是根据矿物表面的润湿性

3、的不同，添加适当药剂，在浮选机中分选矿物的方法。它应用广泛，可用来处理绝大多数矿石。（2）磁力选矿法（简称磁选法）。磁选是根据矿物磁性的不同，在磁选机中进行分选的方法。主要用来处理黑色矿石和稀有金属矿石。（3）重力选矿法（简称重选法）。重选是根据密度不同的矿物在介质（水、空气或重介质）中运动速度和运动轨迹的不同，而达到分选的方法。它被广泛应用于选别钨、锡、金和铁、锰等矿石。其他有色金属、稀有金属和非金属矿石的选别也常用重选法。重选是在各种类型的重选设备中进行的。另外，还有根据矿物的导电性、摩擦系数、颜色和光泽等不同而进行选矿的方法，如电选法、摩擦选矿法、光电选矿法和手选法等。,选矿常用的术语、

4、工艺指标及计算,原矿：所处理的给入的原料矿石。精矿：经分选后富集了有价成分的最终分选产品。中矿：分选过程中产出的中间未完成产品，需要返回原分选流程中处理或单独处理。尾矿：经过分选后残余的可弃去的物料。品位：给矿或产品中有价成分的质量分数，常以百分数表示。原矿的品位常以表示；精矿品位以表示；尾矿品位以表示。,选矿常用的术语、工艺指标及计算,富集比：精矿品位对原矿品位的比值，即选矿过程中有用成分的富集程度。选别比：原矿质量与精矿质量的比值，即选得1t精矿所需原矿的吨数，以K表示。,金属平衡选矿厂入厂原矿中金属含量和出厂精矿与尾矿中的金属含量之间具有的平衡关系。理论金属平衡是根据平衡计算期间内的原矿

5、、精矿和尾矿的化验品位算出的理论精矿产率和理论金属回收率。实际金属平衡是根据平衡计算期间内所处理的原矿实际数量、获得的精矿实际数量和化验品位算出的实际精矿产率和实际金属回收率。理论回收率与实际回收率的差值反映了选矿过程的金属流失，以及取样、化验、计量方面的误差。差值愈大，说明在生产与技术管理方面问题愈多。金属平衡常用表格形式列出。金属平衡表就是选矿生产报表，它是根据选矿生产的数量和质量指标按班、日、月、季、年编制的。这些指标包括原矿处理量、原矿品位、精矿量、精矿品位、金属含量、回收率、尾矿量、尾矿品位等。根据金属平衡表可以评价选矿厂的生产情况，同时也是现场生产班组进行生产评比的基本资料。,选矿

6、常用的术语、工艺指标及计算,选矿常用的术语、工艺指标及计算,设计流程时，必须分析和了解矿流分支或汇合时物料是如何分布的。这类分析计算称之为物料平衡，建立在物质守恒原理之上。一般地，输人输出=积累 在稳态连续系统中没有积累，因此上述关系式可简化为：输入输出 例如，我们来考察某一流程所代表的选矿厂。由单一的矿石输人，得出两种产品：含有价矿物的精矿和含数脉石的尾矿。整个过程以给入和排出的物料总量表示，因此，整个流程可表示如下：选矿厂可视作一个分离点，称之为“节点”.M1=M2+M3,选矿厂,选矿常用的术语、工艺指标及计算,如某选矿厂，若给矿为500吨时，产得精矿10吨时，则尾矿为：M3=M1M2=4

7、90吨（或490吨时 除了计算出每一矿流的物料重量平衡外，还可算出每一组分的物料平衡。例如，若上述选矿厂的给矿含10%PbS、90%SiO2，则可建立PbS和SiO2的平衡。例如：PbS平衡：M1，PbSM2，PbSM3，PbS SiO2平衡：M1，SiO2M2，SiO2M3，SiO2 总：M1=M2M3 物料平衡的原理适用于选矿厂内的任一点，如给料分配器，分选机，或料流的集散点。（同化工过程的反应平衡式）,选矿流程计算例题,某一粗二精选别作业考查结果如下所示：作出该作业的数质量流程图。（二次精选中矿循序前返）原矿品位：8.64%粗选作业：精矿品位 28.81%，粗尾品位 5.01%精一作业：

8、精矿品位 31.59%，精一尾品位 18.82%精二作业：精矿品位 46.32%，精二尾品位 23.56%,选矿流程计算例题,选矿技术的发展,矿物加工是在传统的选矿技术基础上发展起来的一门交叉学科。选矿作为一种有效的分离手段，早已在冶金工业、煤炭工业、化学工业、硅酸盐、陶瓷与建材工业得到广泛的应用。近年来，矿物加工技术在金属的再生工业、环境保护、医药、轻工等行业也发挥了重要的作用。矿物加工技术最早广泛用于冶金工业。使矿石中的金属含量富集几倍至几百倍，以降低冶炼成本。在有色冶金工业中，由于有色金属和稀有金属矿产资源的品位大都很低，各种有用矿物与脉石间共生的关系更为复杂，矿物加工就显得尤其重要。煤

9、炭的分选是矿物加工技术在煤炭工业中的重要应用。选煤的主要任务就是除去原煤中的杂质，降低煤炭的灰分和硫分，提高煤炭质量，满足用户要求。非金属矿物资源是陶瓷、建材、化肥、造纸、纺织、电子等工业部门的原料来源。天然的非金属矿物资源绝大多数是多种矿物共生，不经过分选提纯是无法直接利用的。如高岭土用于高级陶瓷和造纸工业时，对其中铁的含量控制极严。,选矿技术的发展,矿物加工的分离技术和手段除了在冶金、煤炭、建材工业广泛应用外，近年来正在不断向其它领域交叉渗透。例如：在固体废料中（包括工业和城市垃圾）的处理和金属的再生工业中高效分离技术日益显示出它的优势；在化纤工业中采用分离技术排除混入原料中的某些杂质（砂

10、粒、玻璃屑等）；在粮食加工过程中分离技术用于选种、除杂；在轻工业中利用浮选法脱除废纸墨渍；在医学领域中用高梯度分离法分离病毒、细菌、红血球和肿瘤细胞；特别应当指出的是，目前在环境工程里用浮选法处理废水已卓有成效。矿物加工技术作为一种基本加工手段和方法，在国民经济的各部门起着十分重要的作用。它的技术水平对许多经济部门产生较大影响。矿物加工学已发展成为一门独立的学科。,第二章 磁选技术,2.1磁选基本原理 一、概述 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

11、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。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。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。,2.1 磁选基本原理,二、磁选原理 磁场是物质的特殊状态，并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。磁感应强度与磁场强度间存在如下关系：B=H（1-1-1）当磁介质被置于磁场中时，由于磁场的作用而磁化，从而在介质内产生磁矩。单位体积内的磁矩称为磁

12、化强度，是表征磁介质磁化程度的物理量。磁介质中某点的磁化强度M与该点的磁感应强度成正比，在国际单位制中表示为：M=k B/=k H（1-l-2）,2.1 磁选基本原理,物质的体积磁化率与其本身密度的比值，称为物质的比磁化率(系数)，即：=/（）(1-1-3）在磁介质中，磁场中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，在有磁介质的磁场中，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)（1-1-4）,2.1 磁选基本原理,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

13、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 F1F机1；F2 F机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。,2.1 磁选基本原理,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，其位能可用下式求出：U=-（1-1-5）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

14、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,2.1 磁选基本原理,在磁选研究中常用比磁力的概念，它是作用在单位质量颗粒上的磁力。运用比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=0H gradH(1-1-6)磁场力的定义表明，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。这就是在前面强调的磁选是在一个非均匀的磁场中进行的原因。磁力或比磁力公式均表明，作用在磁选颗粒上的磁力决定于颗粒的磁性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。,2.1

15、 磁选基本原理,三、矿物的磁性 1.矿物的磁性 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,2.1 磁选基本原理,典型的顺磁性、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。值得注意的是，当磁场强度相当小的时候，磁化强度就趋于饱和值了。,2.磁选中矿物的分

16、类 磁选中矿物磁性的分类不同于物质磁性的物理分类，通常，按比磁化率大小把所有矿物分成强磁性物、弱磁性矿物和非磁性矿物.强磁性矿物比磁化率,磁场强度达 80136 kA/m的弱磁场磁选机中可以回收。弱磁性矿物比磁化率，在磁场强度H=4801840 kAm的磁选机中可以选出。非磁性矿物比磁化率,是目前难以用磁选法回收的矿物。,2.1 磁选基本原理,2.1 磁选基本原理,3.强磁性矿物的磁性及其影响因素 磁铁矿是典型的强磁性矿物，又是磁选所处理的主要矿石。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有曲线

17、关系。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。,2.1 磁选基本原理,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。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（0123）

18、，而是沿高于原来的曲线（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。,2.1 磁选基本原理,2.1 磁选基本原理,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。,2.1 磁选基本原理,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

19、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。,2.1 磁选基本原理,A 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。,2.1 磁选基本原理,将一个形状为椭圆形的磁铁矿石放人磁场强度为 H。的均匀磁场中，则在磁铁矿石两端产生感应磁极，这个感应磁极与外加磁场方向相反，由于它的出现，便削弱了矿粒内部的磁场强度。,2.1 磁选基本原理,称这个感应磁场为退磁场，退磁场强度以 H 退表示。因此，实际作用在矿粒上的有效磁场强度 H 有效为：,式中:N 是和矿粒形状有关的比例系数，称为退磁因子或退

20、磁系数。尺寸比,随尺寸比 m 增加，退磁因子逐渐减小。当尺寸比 很小时，物体形状对退磁因子影响很大，而当尺寸比大于 10 时，物体的几何形状对退磁因子的影响基本没有。尺寸比小，导致矿粒内的退磁场强度增大，使实际作用在矿粒内的磁场强度减小，客观上造成了矿粒比磁化强度和比磁化率的减小。而尺寸比达 10 以上时，矿粒的退磁因子已很小，此时矿粒内部的退磁场强度便可忽略不计，可近似认为矿粒内部的磁场强就是外磁场的强度。,2.1 磁选基本原理,2.1 磁选基本原理,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。C 矿物氧化程度的

21、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318所示。,2.1 磁选基本原理,2.1 磁选基本原理,4弱磁性矿物的磁性及其影响因素 与强磁性矿物相比，弱磁性矿物的磁性有明显的不同：比磁化率小；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；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

22、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。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。,2.2 磁选设备,一、概述 磁选机的结构多种多样，分类方法也比较多。通常根据以下特征来分类。（1）根据承载介质的不同，磁选机可分成干式和湿式两种：（2）根据磁选机磁场强度的高低，磁选机分成弱磁场磁选机和强磁场磁选机两大类：弱磁场磁选机。强磁场磁选机。（3）根据磁性矿粒在磁场中的行为特征可分为：有磁翻转作用的磁选机。无磁翻转作用

23、的磁选机。,2.2 磁选设备,（4）根据给入物料的运动方向和从分选区排出分选产品的方法可分为：顺流型磁选机。被选物料和非磁性矿粒的运动方向相同，而磁性矿粒偏离此运动方向。逆流型磁选机。被选物料和非磁性矿粒的运动方向相同，而磁性产品的运动方向与此方向相反。半逆流型磁选机。被选物料从下方给入，而磁性矿粒和非磁性矿粒的运动方向相反。（5）根据排出磁性产品的结构特征可分为：圆筒式、圆锥式、带式、辊式、盘式和环式,2.2 磁选设备,（6）根据磁场类型可分为：恒定磁场磁选机；旋转磁场磁选机；交变磁场磁选机；脉动磁场磁选机（7）根据产生磁场的方法，磁选机又可分为：永磁型磁选机、电磁型磁选机、超导型磁选机等。

24、用于分选 弱磁性矿石的磁选机一般采用电磁磁系，分选强磁性矿石的磁选机大都采用永磁磁系。,2.2 磁选设备,二、磁选机常用磁性材料及其特性 在各种磁性材料中，最重要的是以铁为代表的铁磁性材料，钴、镍、钇等也具有铁磁性。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。,2.2 磁选设备,1）起始磁化曲线 起始磁化曲线是外磁场H 单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

25、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。,2.2 磁选设备,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，见图322。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。,2.2 磁选设备,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，见图。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。,2.2 磁选设备,从上述三种B=f（H）曲线及=f（H）曲线可以知道，材料的饱和磁感应强度、剩余磁感应强度、矫顽

26、力及相对磁导率等，它们是标志磁性材料的磁特性参数。磁性材料通常用作磁导体、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。含有稀土元素的永磁材料，其磁性能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，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。,2.2 磁选设备,三、磁选机的磁系 磁选机中产生磁场的磁源叫磁系。根据磁系中磁极的

27、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。根据磁场的基本特性可知，开放磁系磁场中任意一点（x，y）的磁场强度为：,2.2 磁选设备,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。强磁场磁选设备中的闭合磁系如图所示。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。,2.2

28、磁选设备,2.2 磁选设备,四、弱磁选设备 1.干式弱磁场磁选机 1）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。,2.2 磁选设备,2）磁滑轮 磁滑轮，又称磁力滚筒，有电磁和永磁两种。永磁滑轮结构简单，不耗电能，工作可靠，易于维修，应用较广。磁滑轮主要由锶铁氧体组成磁包角3600的多极磁系，套在磁系外面的由非导磁材料制成的旋转圆筒组成，如图所示。,2.2 磁选设备,3)筒式磁选机 筒式磁选机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。CTG 型磁选机结构如图所示。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

29、角来适应不同分选流程的需要。CTG695型磁选机的磁场特性如图所示。,2.2 磁选设备,2.湿式弱磁场磁选机 1)永磁筒式磁选机 永磁筒式磁选机广泛用于磁铁矿分选、磁性加重介质回收及为湿式强磁选给矿作准备。永磁筒式磁选机由圆筒、磁系、分选槽及给料、排料和溢流机构成。磁系排列和磁极数量对分选结构有决定性影响。筒径小的磁选机一般用5极，大筒径磁选机常用7极磁系，极性沿周边方向交变，沿轴向极性相同；磁系包角10601350。采用铁氧体永磁体，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，并用合成材料衬里防止磨损。,2.2 磁选设备,根据磁选机槽体结构形式的不同

30、，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。,2.2 磁选设备,国产永磁筒式磁选机的型号有CTS、CTN和CTB。(1)CTS永磁筒式磁选机 这种磁选机的槽体结构为顺流型（见图）。磁选机的给矿方向与圆筒的旋转方向或磁性产品的移动方向一致。矿浆由给矿箱直接进人到圆筒的磁系下方，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。,2.2 磁选设备,(2)CTN永磁筒式磁选机 这

31、种磁选机的槽体结构为逆流型（见图）。磁选机的 给矿方向与圆筒的旋转方向或磁性产品的移动方向相反。矿浆由给矿箱直接进人到圆筒的磁系下方，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。,2.2 磁选设备,2)辅助磁力设备(1)磁力脱泥槽 磁力脱泥槽又叫磁力脱水槽。它是一种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、磁力和水流作用力。重力

32、的作用是使矿粒沉降，磁性矿粒在磁场中受到磁力，方向垂直于等磁场强度线，指向磁场强度高 的方向，磁力可以加速磁性矿粒向下沉降并吸附在磁系表面周围，而上升水流的作用是阻止非磁性的细粒脉石和矿泥的沉降，并使它们顺 上升水流进人溢流中，从而与磁性矿拉分开，同时上升水流作用也可 以使磁性矿粒呈松散状态，把夹杂在其中的脉石冲洗出来，提高精矿品位。,2.2 磁选设备,2.2 磁选设备,(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

33、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。,2.2 磁选设备,(3)脱磁器 为使强磁性团粒分散需要通过脱磁器脱磁。常用的脱磁器结构如图所示，它是套在非磁性 材料管上的塔形线圈，并通过交流电来工作。当铁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。,2.2 磁选设备,五、强磁选设备 1.干式强磁场磁选 干式强磁选机有感应辊式、盘式、筒式和永磁辊式四类。1)感应辊式磁选机 这是一种应用最广的干式强磁选机。图为三段感应辊式磁选机的工作原理图。由电磁系

34、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。,2.2 磁选设备,分选过程是：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的磁场梯度。当欲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。,2.2 磁选设备,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。分选原理（如图）。,2.2 磁选设备,2.湿式强磁选机 1)湿式感应辊式强磁选机 CS

35、1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，目前已成功地用于锰矿石和铁矿石生产。,2.2 磁选设备,2)琼斯型湿式强磁选机 琼斯型强磁选机的类型很多，但是基本结构相同，如图所示。由磁导体、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、精矿的清洗和高压冲洗机构、排矿机构和传动机构组成分选过程。,2.2 磁选设备,六、高梯度与超导磁选设备 1.高梯度磁选机 高梯度磁选机是在上述强磁选机的基础上发展起来的，它的特点是：均匀的背景磁场，细丝状铁磁性磁介质及均匀的料浆流速场。均匀的磁场在充填了磁介质后，产生非均匀磁场。常用的磁介质有导磁不锈钢毛、纤维、细丝、细线、编织网、细拉伸板网等

36、。由于磁介质半径很小，形成的磁场梯度比琼斯型磁选机的磁场梯度（2103 Tm）高l2个数量级，达到了103 Tm。从而使磁场力提高10100倍。而由于磁饱和极限，通过提高磁场强度只能使磁场力提高23倍。大的磁场力HgradH为磁性颗粒提供了强大的磁力来克服流体阻力和重力，使分选的粒度下限可降到lm。,2.2 磁选设备,根据分离的持续性和连续性，高梯度磁选机可分为周期式和连续式两种。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，给人同样流速的清洗水

37、，洗出残留在磁介质中的非磁性颗粒。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。,2.2 磁选设备,2)连续式高梯度磁选机 A 萨拉（Sala）型连续式平环型高梯度磁选机 萨拉型连续式平环型高梯度磁选机的结构如图6所示。它主要由分选环、马鞍形螺线管线圈、铠装螺线管铁壳以及装铁磁性介质的分选箱等部分组成。分选过程：矿浆由上导磁体的长孔流到处在磁化区的分选室中，弱磁性颗粒被吸附到磁化了的聚磁介质上，非磁性颗粒随矿浆流通过介质的间隙流到分选室底部排出成为尾矿，被吸附的弱磁性颗粒随分选环转动，进人磁化区域的清洗段，进一步清洗掉非磁性颗粒，接着，转离磁化区，弱磁性颗粒在冲

38、洗水的作用下，成为精矿。,2.2 磁选设备,B VMS型磁选机 VMS型磁选机的结构如图所示。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。,2.2 磁选设备,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和线圈温度 的限制，最大磁场强度通常不超过 1600 kA/m。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，电阻突然消失，这种现象称为超导电现象，

39、具有超导电现象的物质称为超导体。超导磁选机的结构大致可分为三个系统：超导磁系、制冷系统和分选系统。以超导磁体作磁源的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）。,2.2 磁选设备,A 开梯度超导磁选机 德国研制的DESCOS型筒式磁选机已作为商品向市场推出。由三部分组成：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线

40、制成的低温超导线圈近似椭圆形，固定在铁支架的凹槽内，如图所示。该机用于非磁性产品如铝矾土、萤石、磷灰石等的提纯。,2.2 磁选设备,B 高梯度超导磁选机高梯度超导磁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。如图所示，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。,2.2 磁选设备,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

41、应的磁屏腔内，冲出介质上的磁性粒子。,2.3 磁流体分选技术,磁流体选矿是一项选矿新技术，它分为磁流体静力分选和磁流体动力分选两种。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 磁流体静力选矿的工作介质，是一种顺磁性的液体。对它有三项基本要求。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均能保持稳定的悬浮液。液态金属或低熔点金属液态金

42、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。,2.3 磁流体分选技术,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Z、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。,2.3 磁流体分选技术,矿粒在y轴方向垂直运动 设、个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，

43、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）=0,2.3 磁流体分选技术,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动，从而实现不同性质矿粒的分离

44、。,2.3 磁流体分选技术,矿粒在X轴方向水平运动 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。

45、,2.3 磁流体分选技术,矿粒在Z轴方向运动 在楔形磁极间隙中的球形颗粒，受到磁场力的影响,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。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。,2.3 磁流体分选技术,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

46、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：,2.3 磁流体分选技术,工作介质的视在密度为：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。,2.3 磁流体分选技术,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。图3241是其中的一种。其截面

47、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.,2.3 磁流体分选技术,2.4 磁选实践,一、铁矿石的磁选 我国已探明的主要铁矿床可划分为9大类。鞍山式铁矿是我国最重要的铁矿床，占总储量的50左右。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。镜铁山式铁矿主要分布在

48、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。攀枝花式铁矿是一种伴生钒、钛、钴等多种元素的磁铁矿，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。,2.4 磁选实践,1）磁铁矿石磁选 磁铁矿石属高中温热液接触交代矿床的矿石，这种矿石最有效的选矿方法是磁选，典型的分选流程如所示。其分选工艺多配有一段或二段干式磁选分选中碎或细碎

49、产品，作为分选前的准备作业。干式磁选主要是排出粗粒尾矿和获得进一步进行深选的产品。对进一步深选产品经二段或三段细磨，再进行二段或三段湿式磁选，得最终精矿产品。,2.4 磁选实践,2）弱磁性铁矿物的磁化焙烧与弱磁选 由于赤铁矿、褐铁矿、菱铁矿、黄铁矿等矿物的磁性较低，用弱磁选无法回收，但可以利用磁化焙烧的方法将它们变成强磁性铁矿物（磁铁矿或-赤铁矿），然后利用弱磁选的方法回收。磁化焙烧是矿石加热到一定温度后在相应气氛中进行物理化学反应的过程。根据矿石不同，化学反应不同。磁化焙烧按其原理可分为还原焙烧、中性焙烧和氧化焙烧等。焙烧磁化产物一般用弱磁选的方法进行分选。典型的（洒钢选矿厂）生产流程见图。

50、3）弱磁性铁矿物的强磁选 琼斯湿式强磁选机被大量用于氧化铁矿石的磁选。,2.4 磁选实践,二、锰矿石的磁选 我国的锰矿石储量居世界第四位。我国碳酸锰矿多，约占锰矿总量的57。目前，锰矿选矿方法有重选、重介质一强磁选、焙烧一强磁选、单一强磁选、浮选以及多种方法联合等。锰矿物属于弱磁性矿物，其比磁化率与脉石矿物的差别较大，因此，锰矿石的强磁选占有重要的地位。对组成比较简单、嵌布粒度较粗的碳酸锰矿石和氧化锰矿石用单一磁选流程可获得较好的分选指标.图3-3-7是湖南桃江锰矿强磁选流程。,2.4 磁选实践,三、有色和稀有金属矿石的磁选 1.钨粗精矿的精选 黑钨矿的主要选矿方法是重选，粗、中粒用跳汰机，细