1磁石的吸铁性及其应用

　　我国是对磁现象认识最早的国家之一，公元前4世纪左右成书的《管子》中就有"上有慈石者，其下有铜金"的记载，这是关于磁的最早记载。类似的记载，在其后的《吕氏春秋》中也可以找到："慈石召铁，或引之也"。东汉高诱在《吕氏春秋注》中谈到："石，铁之母也。以有慈石，故能引其子。石之不慈者，亦不能引也"。在东汉以前的古籍中，一直将磁写作慈。相映成趣的是磁石在许多国家的语言中都含有慈爱之意。

　　古代，还常常将磁石用于医疗。《史记》中有用“五石散”内服治病的记载，磁石就是五石之一。晋代有用磁石吸出体内铁针的病案。到了宋代，有人把磁石放在耳内，口含铁块，因而治愈耳聋。

　　磁石只能吸铁，而不能吸金、银、铜等其他金属，也早为我国古人所知。《淮南子》中有“慈石能吸铁，及其于铜则不通矣”，“慈石之能连铁也，而求其引瓦，则难矣”。

　　2磁石的指向性及其应用

　　司南

　　司南是中国古代辨别方向用的一种仪器，是中国古代劳动人民在长期的实践中对物体磁性认识的发明。据《古矿录》记载最早出现于战国时期的河北磁山一带。居近代考古学家猜测用天然磁铁矿石琢成一个杓形的东西，放在一个光滑的盘上，盘上刻着方位，利用磁铁指南的作用，可以辨别方向，是现在所用指南针的始祖。

　　在我国很早就发现了磁石的指向性，并制出了指向仪器 司南。《鬼谷子》中有“郑子取玉，必载司南，为其不惑也”的记载。稍后的《韩非子》中有“故先王立司南，以端朝夕”的记载。东汉王充在《论衡》中记有“司南之杓(勺子)，投之于地(中央光滑的地盘)，其柢(勺的长柄)指南”。

　　3其他与磁有关的自然现象

　　极光源于宇宙中的高能荷电粒子，它们在地磁场作用下折向南北极地区，与高空中的气体分子、原子碰撞，使分子、原子激发而发光。我国研究人员在历代古籍中业已发现，自公元前2000年到公元1751年，有关极光记载达474次。在公元1～10世纪的180余次记载中，有确切日期的达140次之多。在西方最早记载极光的，当推亚里士多德，他称极光为"天上的裂缝"。"极光"这一名称，始于法国哲学家伽桑迪。

　　地球磁子午线的切线

　　地球就是个大磁体，其地磁南极在地理北极附近，地磁北极在地理南极附近。

　　指南针在地球的磁场中受磁场力的作用，所以一端指南一端指北。

　　磁力选矿

　　磁选定义

　　利用各种矿物的磁性差异，在非均匀的磁场中进行选分矿物的一种选矿方法。

　　磁选应用

　　黑色金属(铁、锰、铬等)矿石的选别;

　　有色和稀有金属(如钨、钽等);

　　非金属(如石棉、金刚石、高岭土等)矿石的选别和去杂;

　　固体物料及废弃物去除磁性成分;

　　生产生活污水的去杂等;

　　  磁选发展的简史

　　①公元前三百年，中国首先发现磁铁，首先利用磁现象;十一世纪制造指南针;

　　②17世纪，作了永久磁铁选磁铁矿的尝试;

　　③1792年，英国发表了第一个专利(磁铁选别磁铁矿);

　　④1849年，美国发表了第一项工业磁选机专利;

　　⑤1855年，诺特明尼在撒丁提出了利用电磁铁产生磁场;

　　⑥19世纪90年代，维节利尔提出了尖削磁铁对平面的闭合磁系产生强磁场;

　　⑦1960年，琼斯型磁选机在英国问世;

　　⑧最近十年，出现了一些新工艺、新磁选机、高梯度磁选，磁流体选矿、超导磁选机等。

　　磁选基本原理

　　矿浆经给矿箱流入槽体后，在给矿喷水管的水流作用下，矿粒呈松散状态进入槽体的给矿区。在磁场的作用，磁性矿粒发生磁聚而形成“磁团”或“磁链”，“磁团”或“磁链”在矿浆中受磁力作用，向磁极运动，而被吸附在圆筒上。由于磁极的极性沿圆筒旋转方向是交替排列的，并且在工作时固定不动，“磁团”或“磁链”在随圆筒旋转时，由于磁极交替而产生磁搅拌现象，被夹杂在“磁团”或“磁链”中的脉石等非磁性矿物在翻动中脱落下来，最终被吸在圆筒表面的“磁团”或“磁莲”即是精矿。精矿随圆筒转到磁系边缘磁力最弱处，在卸矿水管喷出的冲洗水流作用下被卸到精矿槽中，如果是全磁磁辊，卸矿是用刷辊进行的。非磁性或弱磁性矿物被留在矿浆中随矿浆排出槽外，即是尾矿。

　　矿物磁选过程示意图

　　实现磁分离的充分必要条件  

　　1.要有一个磁场强度和磁场梯度足够大的不均匀磁场;

　　2.矿物之间要具有一定的磁性差异，即两种矿物的比磁化率不同。

　　3.对于磁性强的矿物，其受到的磁力要大于各种机械力之和，即：磁性矿粒被分离出来的必要条件是：磁性矿粒所受到的磁力必须大于与它方向相反的机械力的合力。

　　为什么磁选只能在非均匀磁场中实现？

　　矿粒在均匀磁场中只受到转矩的作用，使它的长轴方向平行于磁场方向。在非均匀磁场中，矿粒不仅受转矩的作用，还受到磁力的作用。结果使矿粒既发生转动，又向磁场梯度增大的方向移动，最后被吸于磁极表面。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。

　　矿物磁性分类及其磁性特点

　　A. 分类

　　 强磁性矿物 ：在磁场强度H=900~1800Oe的弱磁场的磁选机中可以选出容易选矿物。

　　这类矿物很少，主要有磁铁矿、磁黄铁矿、钛磁铁矿、锌铁晶石等。

　　弱磁性矿物 ： 在磁场强度H=6000~2000奥斯特，磁选中选别，有的难选，有的易选。

　　这类最多，主要有铁锰矿物、赤、镜、褐、菱铁矿;水、软、硬、菱锰矿等，一些含钛、铬、钨矿物;黑云母、角闪石、绿帘石、绿泥石、橄榄石、石榴石、辉石等;磁化焙烧可以改变矿物磁性。夹杂少量强磁性矿物，可显著改变矿物磁性，而矿物本身的形状及粒径不影响其磁性变化。

　　非磁性矿物 ： 目前尚不能用磁选法选出。

　　这类矿物很多，主要有

　　部分金属矿物——辉铜矿、方铅矿、闪锌矿、辉钼矿、白钨矿、锡石、金等;

　　大部分非金属矿物——硫、煤、石墨、金刚石、石膏、高岭土等;

　　大部分造岩矿物——石英、长石、方解石等。

　　B．磁性特点

　　①强磁性矿物的磁性特点(五点)

　　⑴比磁化系数很大，(比弱磁性矿物大上百倍甚至几千倍);

　　⑵有磁饱和现象，在较低的磁化磁场作用下就可以达到饱和;

　　⑶具有磁滞现象，在交变磁场中，反复磁化时具有磁滞回线;

　　⑷具有磁性转变温度——居里点。磁铁矿的居里点为585度;

　　⑸比磁化系数不是一个常数，而是随磁化磁场强度的大小、本身的形状、粒度、氧化程度等许多因素而变。

　　②弱磁性矿物的磁性特点(四点)

　　⑴比磁化系数小;

　　⑵没有磁饱和现象和磁滞现象;

　　⑶比磁化系数是一个常数，与磁化磁场强度、本身的形状、粒度等无关、只与矿物组成有关;

　　⑷当其中含有强磁性矿物杂质时，即使少量也会对产生较大甚至很大的影响。

　　弱磁性铁矿石的磁化焙烧的基本原理

　　一.磁化焙烧的目的

　　①把弱磁性铁矿物变成强磁性铁矿物;

　　②排除矿石中的气体和结晶水;

　　③使矿石结构舒松，有利于降低磨矿费用;

　　④提高选矿技术、经济指标。

　　二.磁化焙烧的基本原理

　　(1)磁化焙烧分为：还原、中性和氧化焙烧三大类。

　　⑵常用的还原剂有C,CO和H2等。

　　如何 改变颗粒表面磁性

　　1 碱浸磁化

　　NaOH水溶液将菱铁矿FeCO3浸出，在矿粒表面生成Fe(OH)2;浸出化合物再氧化为γ-Fe2O3和Fe3O4。

　　2 疏水磁化

　　碱浸使矿物表面离解，脂肪酸皂与矿物表面残存的铁或矿浆中的含铁成分形成疏水性的脂肪酸铁薄膜，覆盖在矿物表面，使其磁化率增大。

　　3 磁种磁化

　　在一定条件下调整料浆，加入磁种(如磨细的磁铁矿粉)和表面活性剂，使磁种选择性粘附于目的矿物上，以提高目的矿物的磁性，再用弱磁场磁选设备分离回收。

　　4 磁化剂磁化

　　外加的磁种通过磁化剂分子选择性吸附哎目的矿物上使其磁性提高。

　　磁选设备

　　磁分离过程是在磁选设备提供的磁场空间进行的，磁选的发展实质就是磁选机的发展。

　　20世纪80年代以来，随着钕-铁-硼高磁性稀土

　　永磁材料的出现，磁选机的家族日益庞大。

　　磁选设备的分类

　　根据磁场强弱分类：弱、中、强。

　　根据分选介质分类：干式、湿式。

　　根据磁场类型分类：恒定、旋转、交变、脉动。

　　根据分选机构分类：圆筒式、带式、盘式、环式等。

　　磁选实践

　　为了提高分选效率尽量遵循多破少磨，能丢早丢(阶段磨矿、阶段选别，逐级甩尾)，能收早收的原则。

　　提高微细粒磁铁矿分选效率的途径

　　微细粒磁铁矿的分选效率与1)物料性质-矿粒磁性、粒度、连生体含量、颗粒形状;2)磁选设备的结构、磁场特性;3)磁介质运动特性有关。

　　一 选择性磁团聚是提高分选效率的关键

　　二 提高磁选机效率，减少磁团聚中的杂质。改变磁系结构，适当降低精选区的场强，分选区加冲水，安装振动器等

　　三 改善工艺流程。如精选前脱磁，减少磁团聚，多段磁选时降低后段的磁场强度

　　四 综合力场磁选设备的研发和利用

　　分选工艺

　　连续磨矿，弱磁―强磁―阴离子反浮选流程

　　连续磨矿，粗细分选、中矿再磨、重选―磁选―阴离子反浮选

　　阶段磨矿，粗细分选、强磁―重选―阴离子反浮选

　　阶段磨矿，弱磁-细筛-弱磁-阴离子反浮选

　　磁选精矿―阳离子反浮选―泡沫浓缩磁选―再磨―多次扫选

　　对弱磁性铁矿可采用焙烧―磁选等。

　　磁铁矿磁选典型流程 ：

　　一段或两段干选磁选、细碎产品;再经二段或三段细磨，湿式磁选。

　　湿式磁选用永磁圆筒分选机分选。一段或二段多采用顺流式;三段或四段采用半逆流型;球磨机排矿直接磁选时多用逆流型或顺流型

　　磁铁矿选矿典型流程