(一)磁选的应用领域

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。磁选既简单又方便，不会产生额外污染。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、非金属矿中含铁杂质的脱除、来矿中铁物的排除以及垃圾与污水处理等方面。

磁选是处理铁矿石的主要选矿方法。我国铁矿石资源丰富，目前保有的探明储量已达500亿t，居世界前列，但贫矿占90%左右，富矿仅占10%左右，而富矿中又有5%左右因含有有害杂质不能直接冶炼，因此铁矿石中有90%以上需要选矿。世界上其他国家的情况大体如此。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。例如，用重选得到的黑钨粗精矿中，含有一定量的锡石，利用黑钨矿具有弱磁性而锡石无磁性这一特点采用磁选法进行处理后，可得到合格的钨精矿。

在重介质选煤或选矿时，多采用磁铁矿粉或硅铁作为加重质，由于作为重介质的悬浮液要循环使用，需要用磁选法回收和净化加重质。

非金属原料中一般都含有有害的铁杂质，磁选就成为非金属选矿中重要的作业之一。例如，当高岭土中含铁高时，高岭土的白度、耐火度和绝缘性都降低，严重影响制品质量。一般地，铁杂质除去1%~2%，白度可提高2~4个单位。现有的最有效的高岭土除铁方法是高梯度磁选。

蓝晶石、红电气石、长石、石英及霞石、闪长石的分选，很早就使用了干式磁选。

进入选矿厂或选煤厂的原矿中常混有开采时带入的铁器，为保护破碎机 等设备，需要在大块物料破碎前用磁选法除铁。

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。医学上还用磁选法来分离血液中的红细胞等。

(二)磁选发展简况

中国是最早发现磁现象的国家，在公元前一千多年就利用磁石的极性发明了指南针。在17~18世纪人们就开始了用手提永久磁铁从锡石和其他稀有金属精矿中除铁的初次尝试。工业上开始用磁选法分选矿石是在19世纪末，1890年瑞典出现了湿式筒式磁选机，它是现代磁选机的原型。到1955年，几乎所有磁选机都是电磁的。

1955年以后，随着永磁材料的研究和应用，磁选机的磁系材料开始采用铝镍铬合金，以后又逐渐应用铁氧体，使得弱磁场磁选机实现了永磁化、系列化、大型化。近年来，又研制出了高性能的稀土永磁体，用该种磁铁制成的磁选设备表面磁场强度高，磁场梯度大，分选粒度范围宽，处理能力大，使弱磁场磁选机的分选效率更高。

19世纪末，为了磁选弱磁性矿物，美国研制出闭合型电磁系强磁场带式磁选机。以后前苏联和其他国家又研制出强磁场盘式、親式和鼓式磁选机。但它们的分选空间小，处理能力低，生产成本高。20世纪60年代，琼斯型强磁选机首先在英国问世，它处理能力大，是强磁场磁选机的一个重要突破。

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，为解决品位低、粒度细、磁性弱的氧化铁矿石的分选开辟了新途径。近年来，将高梯度技术和超导技术结合起来，又研制发展出高梯度超导磁选机。

超导技术是当代非常活跃的一个研究领域。我国从20世纪70年代就开始研究超导磁选机。这种磁选机采用超导电材料作线圈，在极低的温度 (绝对零度附近)下工作。线圈通人电流后可在较大的分选空间内产生 1600以上的强磁场，并且线圈几乎不消耗电能，磁场长时间内不衰减。目前，超导磁选已逐渐从实验室走进了工业生产中，德国洪堡尔特公司 DESCOS超导筒式磁选机、英国CCL的CRYOFOS磁选机、美国的磁选机、捷克的介质型往复式磁选机、英国10的小型介质型超导磁选机等已在实际生产中得以应用。

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。磁流体分选是以特殊的流体如顺磁性液体、铁磁性悬浮液和电解质溶液作为分选介质，利用流体在磁场或磁场和电场的联合 作用下产生的“加重”作用，按矿物之间的磁性和密度的差异或磁性、导电性和密度的差异，而使不同矿物实现分选的一种新的分选方法。可以分为磁流体静力分选和磁流体动力分选。磁流体分选工艺能否得到广泛的工业应用取决于廉价磁流体的制备，水基铁磁流体有望成为有效且价廉的磁流体。

除了提高磁选机性能来达到磁分选目的外，还可加入磁性相到矿浆中，通过目的颗粒和磁性颗粒选择性的吸附来提高目的矿物的磁性，这就是载体磁选工艺。磁选载体可以是较大的磁性颗粒，也可以是细颗粒磁种或磁矩较大的离子如镧、铒等。载体磁选技术可用于细粒浸染矿物细磨后的分选、废水中悬浮粒子的脱除等过程。

用综合力场分选近年来发展较快，通过各种力场的叠加，就可以改善分选体系的竟争力，从而改善分选设备的性能。主要有以下几种力场组合:振动力场与磁选结合、离心力场与磁选结合、重力与磁选结合、浮选与磁选结合等。

二、磁选原理

(一)磁学基础

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。在国际单位制中，磁感应强度B的单位为特斯拉〔Tesla)，记为T，量纲为I-1MT-2。有时用高斯这一单位，1T= 10000高斯。磁场强度H的国际单位为安培每米〔A/m)，量纲 为IL-1。磁感应强度与磁场强度间存在如下关系：

B=μH                                                                                 (4-5-1〕

式中，μ称为物质的磁导率。

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化强度，磁化强度是表征磁介质磁化程度的物理量。在一般情况下，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：

http://www.mining120.com/file/upload/201710/11/10361134185971.png

式中，k称为物质的体积磁化率，无因次。

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=μ(H+M) (4-5-3)

比较式(4-5-1)、(4-5-2)和(4-5-3)可知

令μ=1+ k，称u为磁介质的相对磁导率。

k只与磁介质的性质有关。它是表示物质被磁化难易程度的量,k值愈大，表明该物质愈容易被磁化。对大多数物质,k是常数，强磁性物质的k不是常数。

物质的体积磁化率与其本身密度的比值，称为物质的质量磁化率，或物质的比磁化率(系数〕即http://www.mining120.com/file/upload/201710/11/10371769185971.png

(二)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。被磁选矿石进入磁选设备的分选空间后，受到磁力和机械力(包括重力、离心力、流体阻力等)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，如图4-5-1所示。

http://www.mining120.com/file/upload/201710/11/10373931185971.png

这一公式说明，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。进入磁选机的矿石将被分成两种或多种产品，在实际分选中，磁性矿石、非磁性矿石不可能完全进入相应的磁性产品、非磁性产品和中矿中，而是呈一定的随机性。因此，磁选过程的效果可用回收率、品位、磁性产品中磁性物质与给矿中磁性物质之比和磁性产品中磁性物质的含量来表示。

(三)磁力

磁场有均匀磁场和非均匀磁场之分。磁场的均匀性可用磁场梯度来表

　　示，即grad H或grad Bhttp://www.mining120.com/file/upload/201710/11/10381387185971.png
 

作用在磁选机磁场中磁性颗粒上的磁力，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：

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

http://www.mining120.com/file/upload/201710/11/10384522185971.png

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，其所占的体积内也近似为常数测磁力F磁为：

http://www.mining120.com/file/upload/201710/11/10391565185971.png

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。

http://www.mining120.com/file/upload/201710/11/10394636185971.png

HgradH称为磁场力，单位为A2/m3。它在数值上相当于http://www.mining120.com/file/upload/201710/11/10401620185971.png时的比磁力。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。因此，提高磁力公式中的任何一项，都可以达到磁分选的目的。在公式推导时，假设颗粒所占体积内磁场力HgradH近似为常数。这一假定只有当颗粒粒度很小时才成立，当颗粒粒度较大时，该假定就会引起很大的误差。因此，对大颗粒所受的磁力，应用积分的方法来计算，但颗粒形状是不规则的，所以积分计算很难做到。经验法可以作参考。

当强磁性矿粒紧贴或靠近磁系时，会增加磁极间气隙的磁导，使磁场发生很大畸变，致使磁场强度和磁场梯度有所提高，矿粒实际所受的磁力大于公式计算值。此时，需在公式中引入一个修正系数，该系数考虑了矿粒的平均直径与磁系极距的比值。修正系数见表4-5-1。

http://www.mining120.com/file/upload/201710/11/10404944185971.png

         磁性矿粒与非磁性矿粒分离的必要条件是作用在矿粒上的磁力大于机械力的合力，但区分和计算所有的机械力是很困难的，机械力多是根据磁选机的类型并结合经验估算的。

http://s1/mw690/006Tr1lXzy7fC5fjJ5uc0&690