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磁选机概述完整版

磁选机概述完整版

作者:xt    来源:未知    发布时间:2019-02-25 17:05    浏览量:
磁选的实质:磁选是利用磁力和机械力对不同磁性矿粒的不同作用来实现的。
1.1磁选的基本条件和方式
磁选是在磁选机设备的磁场中进行的。被选矿石给入磁选设备的选分空间后,受到磁力和机械力(包括重力,离心力,水流动力,等等)的作用。磁性不同的矿粒受到不同的磁力作用,沿着不同的路径运动。由于矿粒运动的路径不同,所以分别接取时就可得到磁性产品和非磁性产品(或是磁性强的产品和磁性弱的产品)。进入磁性产品中的磁性矿粒的运动路径由作用在这些矿粒上的磁力和所有机械力合力的比值来决定。进入非磁性产品中的非磁性矿粒的运动路径由作用在它们上面的机械力的合力来决定。因此,为了保证把被选分的矿石中的磁性强的矿粒和磁性弱的矿粒分开,须满足以下条件:

式中    f1磁:作用在磁性强的矿粒上的磁力;
f2磁:作用在磁性弱的矿粒上的磁力;
Σf:与磁力方向相反的所有机械力的合力。
f>f保证了磁性矿粒被吸到磁极上,在分离磁性差别较大的易选矿石时,能够顺利的分出磁性部分,但在分离磁性差异小的难选矿石时,如要获得高质量的磁性部分 ,就需要很好的调整各种磁性矿粒的磁力和机械力关系,使之能有选择性的分离,才能得到良好的效果。
1.2与磁选有关的磁场的基本概念和磁量
(一) 磁场、磁感应强度、磁化强度、磁化率
磁场是物质的特殊状态,并显示在载电导体或磁极的周围。磁选时在磁场中作用有吸引力(对顺磁性和铁磁性颗粒)和排斥力(对逆磁性或同极性的硬磁性颗粒)。
磁感应强度B0用来描述磁选设备选分空间某点的磁场(在SI单位制中单位为Wb/m2或T)。
任何物质都存在有分子电流。分子电流和被它包围面积的乘机叫做分子电流的磁距,即

式中      mi:磁距,A·m2
          i:分子电流,A;
s:电流包围的面积,m2
某一体积物质的合成磁距m等于分子电流磁距mi的矢量和,即m=∑mi
单位体积物质的磁距叫做物质的磁化强度,即

式中    m:物质的合成磁距,A/m2
        V:物质的体积,m3
       M:磁化强度,A/m。
磁化强度是描写物质磁化程度的物理量。
H0B 和M之间存在如下的关系

式中  H0:磁化场的磁场强度,A/m。
B:物质内的磁感应强度;
      μ0:真空的磁导率
μk物质的磁导率(或物质的导磁系数系数,H/m)和物质的体积磁化率。
  k是一个和物质性质有关的重要的磁性系数,它是表示物质被磁化难易程度的物理量。k值愈大,表明该物质愈易被磁化。对于大多数物质如弱磁性矿物,k是一个常数,只有少数物质如强磁性矿物,k不是常数。
物质的体积磁化率与其本身的密度之比值,叫做物质的质量磁化率(或物质的比磁化率),即

式中δ物质的密度
(二)在无电流的自由空间内矢量H的旋度

(三)在无电流的自由空间的磁感应强度B的散度

因此,在没有磁量也没有电流的磁场中,磁场的基本方程是

和                       
所以这种场是无旋场和无散场。
1.3回收磁性矿粒所需磁力的计算
磁场有均匀场和非均匀场。如果磁场中各点的磁场强度相同,则此磁场是均匀磁场,否则就是非均匀磁场。磁场非均匀性是通过磁极的适当的磁场强度、形状、尺寸和排列产生。磁场的非均匀性用导数示,它指出在某点沿方向上磁场强度H对距离的变化率。如磁场强度H方向相同,则这个量在H变化的方向上叫做磁场梯度,用gradH表示。
矿粒在不同磁场中受到不同的作用。在均匀磁场中它只受到转矩的作用,转矩使它的长方向取向于磁力线的方向(稳定)或垂直于磁力线的方向(不稳定);在非均匀磁场中它除受转矩外,还受磁力的作用(顺磁性和铁磁性矿粒受引力作用);逆磁性矿粒受排斥力作用。正是由于这种力的存在,才有可能将磁性矿粒从实际上认为是无磁性的矿粒中分出。
作用在磁选机磁场中磁性物质颗粒(磁性矿物颗粒)上的磁力,可由它在磁化时所获得的位能来确定,而磁性物质颗粒磁化时所获得的位能用下式求出

式中 U  被磁化颗粒的磁位;
     μ0 真空的磁导率;
      k   颗粒的物质体积磁化率;
dV颗粒的体积元;
      H  颗粒体积中的磁场强度(即决定颗粒磁化状态的磁场强度,在SI单位制中单位为A/m, 1A/m=4π×103Oe)
根据力学定律,作用在颗粒上的力可用带负号的U的梯度表示,因此作用在颗粒上的磁力又可写成

式中负号表示磁力吸引颗粒所做的功导致位能的降低。
将符号grad括在积分式中,并假定体积磁化率在颗粒所占的范围内是常数,则得

颗粒尺寸不大时,可假定在它所占据的体积内HgradH的变化不大。这样,HgradH可以移到积分号外,于是磁力将等于

式中  V 颗粒的体积。
        如果所有单位都采用SI单位制,则磁力f单位为牛顿,。
对于强磁性物体颗粒来说,它进入磁场(或称外磁场)后,物体颗粒本身也产生磁场,方向和外磁场方向相反,致使物体颗粒内部的磁场强度低于外磁场强度。降低程度与物体颗粒的磁性和形状等因素有关。
因此,作用在磁性物体颗粒上的磁力不同于上式,应是

δ式中   f   作用在磁性物体颗粒上的磁力,N;
       k0   物体的体积磁化率(或物体的体积磁化系数),无因次;
       H0  外磁场强度,A/m;
在磁场研究中经常用比磁力。它是作用在单位质量颗粒上的磁力,即
(111)
式中 m   颗粒的质量,kg;
      δ 颗粒的密度,kg/m3
      颗粒的物体比磁化率(或物体质量磁化系数),m3/kg;

矿石通过磁选机时,不仅受到磁力作用,还受到机械力的作用(湿选时还要考虑水力的作用)。
根据矿石(或矿浆)通过磁选机磁场的运动形式,所有磁选机可以分成两类:
(1) 上面给矿,矿粒做曲线运动的磁选机,如上面给矿的筒式和辊式磁选机等;
(2) 下面给矿,矿粒做直线或曲线运动的磁选机,如下面给矿的带式、盘式、筒式和辊式磁选机,等等。
磁选机圆筒上(或圆辊)上吸住磁性矿粒所需要的磁力

给矿筒慢速运动矿粒受力情况
上面给矿,矿粒做曲线运动,所需要的磁力决定于矿粒的磁性和圆筒的旋转速度以及磁选机的磁极排列方式。
在磁场中作用在单位质量磁性矿粒上的力有:
(1) 垂直筒面指向筒轴的磁力。将此力看成常数,;
(2) 重力g。垂直于筒面的分力gcosa和与筒面相切的分力gsina(矿粒在圆筒面上的位置);
(3) 垂直于筒面指向外的离心力。如矿粒尺寸、筒皮厚度小时,离心力(m单位质量,v圆筒的旋转速度,R圆筒半径)。
(4) 磁性矿粒和圆筒表面的摩擦力F 。
为了使磁性矿粒不滑动,圆筒表面不应太光滑且磁性矿粒应受到足够大的比磁力作用。此力可通过以下条件求出
                        (a)
式中 tgΦ:矿粒和圆筒表面的摩擦系数。
从上式看出,当v、R、φ已知时,所需要的比磁力F只决定于a
求F的值。
由                           
 
a=90°+φ  时,吸住磁性矿粒所需要得磁力较大。
a带入公式(a)得

1.4磁选机工作原理

以永磁筒型磁选机为例介绍磁选机的工作原理。
传统筒式磁选机具有经营费用低,运行稳定可靠等适合现场生产的优点,因此在磁选中占据着不可替代的地位。筒型结构功能多、处理能力大、回收率高、运行平稳可靠,操作维护简便,耗能低。
筒式磁选机主要由磁系、滚筒、槽体、机架、传动装置等五部分组成。磁系在滚筒内轴上呈下垂位置(磁系固定,有偏角,可调节)通过轴两端支承固定在机架上。滚筒可单转动,电机通过减速机、链条、链轮带动滚筒转动。当来料进入给料箱后,将大块物料过滤并均匀地分配来料。通过磁滚筒工作场时将介质颗粒吸在滚筒表面,由连续转动的滚筒运输到精矿排料口脱料。尾矿由液流口和两个调控口组成,进入机内的大颗粒非磁性物流入调控口后,定期排出,其它液体尾矿经液流口排出。磁选机的磁系将采用永磁磁路,漏磁少、磁场强度高、作用深度大、不易退磁。槽体采用筒型结构,功能多、处理能力大、回收率高、运行平稳可靠,操作维护简便,耗能低。
对于筒式磁选机的有效作业,只有径向作用力才是有效的,因为它们把颗粒吸到筒面。颗粒一旦被吸引到筒面,依靠筒面的摩擦力得以沿切向输送出排矿口而成为磁性产品。磁力切向分力会干扰磁性颗粒向排矿口平稳移动,因而,强烈减低径向磁场强度(即降低高的径向力),且保持筒的周边的磁场尽可能均匀,(低切向力)是很重要的。


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