第1次讲课程名称：《磁电选矿》摘要第一章磁选的基本原理第一节概述授课题目（章、节）本讲目的要求及重点难点：【目的要求】通过本讲课程的学习，掌握磁选的概念及其研究的内容、磁选的特点及在冶治金工业中的地位，了解磁选的发展概况，重点掌握磁选的基本条件和方式【主要内容】1、磁选的概念及其研究的内容2、磁选的基本条件和方式[重点】磁选的概念及其研究的内容、磁选的基本条件和方式【难点）磁选的基本条件内容【本讲课程的引入】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分离的一种选矿方法。该法比较简单有效，它是处理铁矿石的主要选矿方法，本节课主要介绍磁选的研究内容、磁选的特点及在冶金工业中的地位和磁选的发展概况，重点介绍磁选的基本条件和方式。第一章磁选的基本原理S1-1概述一：磁选及其研究的内容磁选一一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分离的一种选矿方法。因此：矿物之间的磁性差异是磁选得以实现的内在根据；符合工艺要求的不均匀磁场是实现分离的外部条件。研究的内容：1.矿物磁性：矿物磁性的天然差异及人为改变。2.磁选设备：能产生符合工艺要求的不均匀磁场3.磁选流程：使设备处理矿物的时间和空间顺序，不同的组合会得到不同的结果。二．磁选的应用范围
课程名称：《磁电选矿》 第 1 次讲 摘要 授课题目（章、节） 第一章 磁选的基本原理 第一节 概述 第二节 磁选的基本条件和方式 第三节与磁选有关的磁学基本概念和磁量 本讲目的要求及重点难点： 【目的要求】通过本讲课程的学习，掌握磁选的概念及其研究的内容、磁选的特点及在冶金工业中的地 位，了解磁选的发展概况，重点掌握磁选的基本条件和方式。 【主要内容】1、磁选的概念及其研究的内容 2、磁选的基本条件和方式 【重 点】磁选的概念及其研究的内容、磁选的基本条件和方式 【难 点】磁选的基本条件 内容 【本讲课程的引入】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分 离的一种选矿方法。该法比较简单有效，它是处理铁矿石的主要选矿方法，本节课主要介 绍磁选的研究内容、磁选的特点及在冶金工业中的地位和磁选的发展概况，重点介绍磁选 的基本条件和方式。 第一章 磁选的基本原理 §1-1 概 述 一．磁选及其研究的内容 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分离的一种选矿方 法。因此：矿物之间的磁性差异是磁选得以实现的内在根据；符合工艺要求的不均匀磁场 是实现分离的外部条件。 研究的内容： 1.矿物磁性：矿物磁性的天然差异及人为改变。 2.磁选设备：能产生符合工艺要求的不均匀磁场 3.磁选流程：使设备处理矿物的时间和空间顺序，不同的组合会得到不同的结果。 二．磁选的应用范围
磁选广泛应用于冶金和建材工业，近些年在三废处理和其他一些方面也有应用。（一）磁选MS（1）富集concentration一一目的在于提高有价成分的品位。例如：磁铁矿与脉石的磁选分离，黑钨矿与锡石的磁选分离（2）提纯purification一一目的在于除掉材料中的少量杂质，例如：高岭土的除铁。（3）回收recovery一一目的在于某种成分的回收利用。例如：重介质（磁铁矿和硅铁介质）的回收再用、钢渣的回收利用（4）过铁排除：“tramp"ironremoval一一目的是除掉大块钢铁，保护设备免遭损害，例如：破碎机的给矿皮带上装有除铁装置。（二）磁过滤magneticfiltration一一用于废水处理。例如：钢铁厂的废水中微细钢渣颗粒的清除造纸厂废水的净化。（三）磁流体分离法magnetohydrolicseparastion以后介绍三．磁选的特点及在冶金工业中的地位磁选与其他选矿法相比有如下优点：1.设备运转稳定可靠，2.工艺流程简单，3.选矿效率高，4．不产生化学性环境污染。磁选在冶金工业中的地位：磁选是黑色金属矿石尤其是铁矿石的主要选矿方法，铁矿石的90%以上都要经过磁选。磁选在冶金工业中占有极其重要的位置，不仅在我国，在世界上几个发达的国家如苏联、美国、加拿大、瑞典等也是如此。对铁矿山居多的河北省更是如此。四，磁选的发展概况磁选的时间和空间的坐标（历史和现状）时间：我国最早发现磁现象。但利用磁性分离矿物出现于17一18世纪用手提式磁铁选磁铁矿，19世纪末美国和瑞典制造出干选磁铁矿石的电磁筒式磁选机。20世纪初瑞典制造出湿式筒式磁选机一一磁选机的第一代。19世纪末至本世纪60年代，美国和苏联等制造出用于选别弱磁性矿石的单层分选空间的强磁场磁选机，从而使磁选的应用范围扩大到弱磁性矿物一一磁选机的第二代。60年代具有多层分选空间的琼斯型强磁场磁选机的问世使强磁选机处理能力大大提高，开拓了工业应用的前景一一磁选机的第三代。70年代以后出现的三项新技术标志着磁选的现代水平：1.高梯度磁选机一一选别细粒级细粒的弱磁性矿物2.超导磁选一一产出极强的磁场并节能3.磁流体分选法一一类似于重液分离90年代后，中国成为选矿技术最先进的国家。矿产资源丰富：苏联、中国、澳大利亚、美国、加拿大、印度选矿发达的国家：苏联、美国、加拿大、澳大利亚、瑞典、中国
磁选广泛应用于冶金和建材工业，近些年在三废处理和其他一些方面也有应用。 （一）磁选 M.S. （1）富集 concentration――目的在于提高有价成分的品位。例如：磁铁矿与脉石的磁 选分离，黑钨矿与锡石的磁选分离 （2）提纯 purification――目的在于除掉材料中的少量杂质，例如：高岭土的除铁。 （3）回收 recovery――目的在于某种成分的回收利用。例如：重介质（磁铁矿和硅铁 介质）的回收再用、钢渣的回收利用 （4）过铁排除：“tramp”iron removal――目的是除掉大块钢铁，保护设备免遭损害，例 如：破碎机的给矿皮带上装有除铁装置。 （二）磁过滤 magnetic filtration――用于废水处理。例如：钢铁厂的废水中微细钢渣颗 粒的清除造纸厂废水的净化。 （三）磁流体分离法 magnetohydrolic separastion 以后介绍 三．磁选的特点及在冶金工业中的地位 磁选与其他选矿法相比有如下优点：1．设备运转稳定可靠，2．工艺流程简单，3．选 矿效率高，4．不产生化学性环境污染。 磁选在冶金工业中的地位：磁选是黑色金属矿石尤其是铁矿石的主要选矿方法，铁矿 石的 90％以上都要经过磁选。磁选在冶金工业中占有极其重要的位置，不仅在我国，在世 界上几个发达的国家如苏联、美国、加拿大、瑞典等也是如此。对铁矿山居多的河北省更 是如此。 四．磁选的发展概况 磁选的时间和空间的坐标（历史和现状） 时间：我国最早发现磁现象。但利用磁性分离矿物出现于 17－18 世纪用手提式磁铁选 磁铁矿， 19 世纪末美国和瑞典制造出干选磁铁矿石的电磁筒式磁选机。20 世纪初瑞典制 造出湿式筒式磁选机――磁选机的第一代。 19 世纪末至本世纪 60 年代，美国和苏联等制造出用于选别弱磁性矿石的单层分选空间 的强磁场磁选机，从而使磁选的应用范围扩大到弱磁性矿物――磁选机的第二代。 60 年代具有多层分选空间的琼斯型强磁场磁选机的问世使强磁选机处理能力大大提 高，开拓了工业应用的前景――磁选机的第三代。 70 年代以后出现的三项新技术标志着磁选的现代水平： 1．高梯度磁选机――选别细粒级细粒的弱磁性矿物 2．超导磁选――产出极强的磁场并节能 3．磁流体分选法――类似于重液分离 90 年代后，中国成为选矿技术最先进的国家。 矿产资源丰富：苏联、中国、澳大利亚、美国、加拿大、印度 选矿发达的国家：苏联、美国、加拿大、澳大利亚、瑞典、中国
S1-2磁选的基本条件磁选是在磁选设备的磁场中进行的。实现磁选分离的条件是什么？以湿式筒式磁选机为例来讨论。下图是一湿式筒式磁选机的横端面图eedHDMagneticNon-Mag简式磁选机图1A表示磁系（固定不动），B表示一转动的鼓筒，C是槽体，D是给矿，E是冲水管，O是轴。磁系的下方是磁场区，磁性矿粒在此会受到指向转鼓的磁力。矿浆经给矿箱进入转鼓与槽体之间的分选空间后，磁性不同的两种矿粒由于受力不同而有不同的运动途径，磁性较强的矿粒将会由筒的右侧排除成为磁性产品，而磁性较弱的矿粒则由槽体底部的口子排出称为非磁性产物，这就实现了磁选分离。分析矿粒在选别空间所受的力有：磁力、重力、离心力、水流动力和摩擦力等。如果把这些力分成两组：磁力为一组用f磁表示，其余的力为一组，为方便起见把它门统称为机械力，这些机械力的合力用f机表示。对于磁性较强的矿粒，被吸于转鼓表面并随之转动，最后由右侧排除成为磁性产品，其条件为：f1磁>Zf机对于磁性较弱的矿粒，由下部排出成为非磁性产品，其条件为：f2磁<Zf机两种矿粒所受机械力的合力么f机可以认为是相等的，则实现磁选时必有：f1磁>Zf机>f2磁上式即为磁选的基本条件或称必要条件。是一切磁选过程得以实现的必要前提。如果第一种矿石有磁性而第二种矿石没有磁性，即f2磁=0则此时实现磁选的条件是：f1磁>Ef机磁系的下方是磁场区，磁性矿粒在此会受到指向转鼓的磁力。矿浆经给矿箱进入转鼓与槽体之间的分选空间后，磁性不同的两种矿粒由于受力不同而有不同的运动途径，磁性较强的矿粒将会由筒的右侧排除成为磁性产品，而磁性较弱的矿粒则由槽体底部的口子排出称为非磁性产物，这就实现了磁选分离。分析矿粒在选别空间所受的力有：磁力、重力、离心力、水流动力和摩擦力等。如果把这些力分成两组：磁力为一组用f磁表示，其余的力为一组，为方便起见把它门统称为
§1-2 磁选的基本条件 磁选是在磁选设备的磁场中进行的。实现磁选分离的条件是什么？以湿式筒式磁选机 为例来讨论。 下图是一湿式筒式磁选机的横端面图 A 表示磁系（固定不动），B 表示一转动的鼓筒，C 是槽体，D 是给矿，E 是冲水管，O 是轴。磁系的下方是磁场区，磁性矿粒在此会受到指向转鼓的磁力。 矿浆经给矿箱进入转鼓与槽体之间的分选空间后，磁性不同的两种矿粒由于受力不同 而有不同的运动途径，磁性较强的矿粒将会由筒的右侧排除成为磁性产品，而磁性较弱的 矿粒则由槽体底部的口子排出称为非磁性产物，这就实现了磁选分离。 分析矿粒在选别空间所受的力有：磁力、重力、离心力、水流动力和摩擦力等。如果 把这些力分成两组：磁力为一组用ｆ磁表示，其余的力为一组，为方便起见把它门统称为 机械力，这些机械力的合力用∑ｆ机表示。 对于磁性较强的矿粒，被吸于转鼓表面并随之转动，最后由右侧排除成为磁性产品， 其条件为： ｆ1 磁＞∑ｆ机 对于磁性较弱的矿粒，由下部排出成为非磁性产品，其条件为： ｆ2 磁＜∑ｆ机 两种矿粒所受机械力的合力∑ｆ机可以认为是相等的，则实现磁选时必有： ｆ1 磁＞∑ｆ机＞ｆ2 磁 上式即为磁选的基本条件或称必要条件。是一切磁选过程得以实现的必要前提。 如果第一种矿石有磁性而第二种矿石没有磁性，即ｆ2 磁＝０则此时实现磁选的条件 是： ｆ1 磁＞∑ｆ机 磁系的下方是磁场区，磁性矿粒在此会受到指向转鼓的磁力。 矿浆经给矿箱进入转鼓与槽体之间的分选空间后，磁性不同的两种矿粒由于受力不同 而有不同的运动途径，磁性较强的矿粒将会由筒的右侧排除成为磁性产品，而磁性较弱的 矿粒则由槽体底部的口子排出称为非磁性产物，这就实现了磁选分离。 分析矿粒在选别空间所受的力有：磁力、重力、离心力、水流动力和摩擦力等。如果 把这些力分成两组：磁力为一组用ｆ磁表示，其余的力为一组，为方便起见把它门统称为
机械力，这些机械力的合力用二f机表示。对于磁性较强的矿粒，被吸于转鼓表面并随之转动，最后由右侧排除成为磁性产品，其条件为：f1磁>Ef机对于磁性较弱的矿粒，由下部排出成为非磁性产品，其条件为：f2磁<Zf机两种矿粒所受机械力的合力乙f机可以认为是相等的，则实现磁选时必有f1磁>Zf机>f2磁上式即为磁选的基本条件或称必要条件。是一切磁选过程得以实现的必要前提。如果第一种矿石有磁性而第二种矿石没有磁性，即f2磁=0则此时实现磁选的条件是：f1磁>Zf机S1-3与磁选有关的磁学基本概念和磁量一：磁场磁感应强度磁化强度和磁场强度（一）磁场：magneticfield磁场的双重意义：①有磁的空间：②一种物质一一传递磁体之间、载流导体之间及磁体与载流导体之间的相互作用，具有质量、动量和能量（二）磁感应强度（或磁通量密度）B（intensityofinductionormagneticfluxdensity)1．B是描述磁场的基本矢量：B的大小表示该点磁场的强弱，B的方向表示该点磁场的方向。单位：SI制：特斯拉（T），GS制：高斯（Gs）换算关系：1T=10Gs，1mT=10Gs2.B的定义：各教科书中定义方法方法不一致，归纳起来有一下几种：()由磁场中运动电荷所受力dF=dvxB当vB时，B=需dqv(2)由磁场中电流元受力dF=lal×B，当diB时，B=需Idl(3)由磁场中载流线围所受磁力短T=mxB当B与i垂直时，B=二m()由磁感应通量de=B·d当B与平行时，B=ds(5)由单位磁极强度所受的力：F=mm，式中Q称为磁极强度（单位：安·米）磁库仑定律：4元
机械力，这些机械力的合力用∑ｆ机表示。 对于磁性较强的矿粒，被吸于转鼓表面并随之转动，最后由右侧排除成为磁性产品， 其条件为： ｆ1 磁＞∑ｆ机 对于磁性较弱的矿粒，由下部排出成为非磁性产品，其条件为： ｆ2 磁＜∑ｆ机 两种矿粒所受机械力的合力∑ｆ机可以认为是相等的，则实现磁选时必有： ｆ1 磁＞∑ｆ机＞ｆ2 磁 上式即为磁选的基本条件或称必要条件。是一切磁选过程得以实现的必要前提。 如果第一种矿石有磁性而第二种矿石没有磁性，即ｆ2 磁＝０则此时实现磁选的条件 是： ｆ1 磁＞∑ｆ机 §1-3 与磁选有关的磁学基本概念和磁量 一．磁场 磁感应强度 磁化强度和磁场强度 （一）磁场：magnetic field 磁场的双重意义：①有磁的空间；②一种物质――传递磁体之间、载流导体之间及磁 体与载流导体之间的相互作用，具有质量、动量和能量 （二）磁感应强度（或磁通量密度） B （intensity of induction or magnetic flux density） 1. B 是描述磁场的基本矢量：B 的大小表示该点磁场的强弱， B 的方向表示该点磁场 的方向。 单位：ＳＩ制：特斯拉（T），GS 制：高斯（Gs） 换算关系：1T＝104 Gs， 1mT=10 Gs 2．B 的定义：各教科书中定义方法方法不一致，归纳起来有一下几种： ⑴由磁场中运动电荷所受力 dF = dqv B 当 v ⊥ B 时， dqv dF B = ⑵由磁场中电流元受力 dF Idl = B ，当 dl ⊥ B 时， Idl dF B = ⑶由磁场中载流线圈所受磁力矩 T m B = 当 B 与 n 垂直时， m T B = ⑷由磁感应通量 d B ds = • 当 B 与 n 平行时， ds d B = ⑸由单位磁极强度所受的力： 磁库仑定律： 2 1 2 4 r Q Q F m m = ，式中 Qm 称为磁极强度（单位：安·米）
磁场中试探磁极 Q：=B·2.由此B=Om3、影响B的因素：磁源的性质、磁势大小、磁体大小、空间点的位置、介质等。重点：磁场中一点B的大小与该点有无磁介质和何种磁介质紧密相关。例如：螺绕环半径比环宽度大很多，单位长度上n匝，通以电流I：管内真空时，其内任一点B。=μ.nl：管内充满介质，其内任一点B=Lml：Bo≠B.可看做B=B。+B.对于抗磁质B与Bo反向；对于顺磁质B’与B同向；对于铁磁质B与Bo同向且B很大。Bml==μrB。μonl。式中：μ。一真空磁导率，SI制中μ=4π×10亨／米（或牛顿／安"），高斯制中=1μ一介质磁导率，SI制中与μ同单位，高斯制中无量纲μr一相对磁导率，sI制无量纲，高斯制中μ,=μ（三）磁化强度M（magnetization）先复习两个概念1.磁偶极子和通电线圈的磁矩磁偶极子磁极强度为q=，两极相距1,则磁矩m=q.1②载流线圈电流为I，包围的面积S。则磁矩m=IS两个m相等时二者等效，因为二者远区的磁场分布是相同的2.分子电流的磁矩分子电流为i，包围的面积为△s，则m=i：△s3.物质的磁化本质一分子磁矩的定向排列或磁畴磁矩的定向排列①物质未磁化时，在其内任一体积单元△V内，由于m排列杂乱无章，Zm=0故不显磁性②物质磁化时，分子磁矩在一定程度上有序排列，任一体积单元△V内m≠0而有一定数值，Em定义M=为体积单元△V内的平均磁化强度AVm,而M=-0称为物质内△V→>P点的磁化强度AV
磁场中试探磁极 Qm： B Qm f = • 由此 Qm f B = 3、影响 B 的因素：磁源的性质、磁势大小、磁体大小、空间点的位置、介质等。 重点：磁场中一点 B 的大小与该点有无磁介质和何种磁介质紧密相关。 例如：螺绕环半径比环宽度大很多，单位长度上 n 匝，通以电流 I： 管内真空时，其内任一点 nI B0 ＝ ； 管内充满介质，其内任一点 B＝nI ； B0≠B.可看做 B＝B ＋ ＇ B . 对于抗磁质 B ’与 B0 反向；对于顺磁质 B ’与 B0 同向；对于 铁磁质 B ’与 B0 同向且 B ’很大。 r nI nI B B = = = 式中：μ0－真空磁导率，ＳＩ制中μ0＝4π×10-7 亨／米（或牛顿／安 2） ，高斯制中μ0 ＝1 μ－介质磁导率，ＳＩ制中与μ0 同单位，高斯制中无量纲 r －相对磁导率，ＳＩ制无量纲，高斯制中 r = （三）磁化强度 M （magnetization） 先复习两个概念 1.磁偶极子和通电线圈的磁矩 ①磁偶极子 磁极强度为 qm , 两极相距 l,则磁矩 m＝qml ②载流线圈 电流为 I，包围的面积 S。则磁矩 m＝IS 两个 m 相等时二者等效，因为二者远区的磁场分布是相同的. 2.分子电流的磁矩 分子电流为 i，包围的面积为Δs，则 m＝i·Δs 3.物质的磁化本质—分子磁矩的定向排列或磁畴磁矩的定向排列 ①物质未磁化时,在其内任一体积单元ΔV 内,由于 mi 排列杂乱无章,∑mi＝0,故不显磁 性. ②物质磁化时，分子磁矩在一定程度上有序排列，任一体积单元ΔV 内∑mi≠0 而有一 定数值. 定义 V m M i = 为体积单元ΔV 内的平均磁化强度 而 V m M i V = → lim 0 称为物质内ΔV → P 点的磁化强度