Лекция 14. Магнитный, электрический и специальные методы обогащения
План лекции
14.1 Теоретические основы процесса магнитной сепарации
14.1.1 Магнитные поля сепараторов
14.1.2 Магнитные сепараторы
14.2 Электрические методы обогащения
14.3 Специальные методы обогащения
14.1 Теоретические основы процесса магнитной сепарации
Магнитный метод обогащения основан на различии магнитных свойств разделяемых минералов.
Явление магнетизма существует:
1.за счет вращения ядра;
2.за счет орбитального движения электронов вокруг ядра;
3. за счет вращения электронов вокруг своей оси.
Магнитный момент – это произведение магнитной массы на длину частицы или силы тока на площадь контура.
Магнитный момент
вещества, отнесенный к единице его
объема (I=
)
называется намагниченностью, измеряется
ампер/м (СИ),
Магнитные свойства вещества характеризуются магнитной восприимчивостью æ, которая определяется отношением интенсивности намагничивания к напряженности поля и называется объемной магнитной восприимчивостью вещества (величина безразмерная)
æ
=
Объемная магнитная восприимчивость, отнесенная к единицы массы вещества, называется удельной магнитной восприимчивостью
χ = æ / δ, м3/кг
δ – плотность вещества, кг/м3
Удельную магнитную восприимчивость можно рассматривать как магнитный момент 1 кг массы вещества при его намагничивании в поле напряженностью 1 кА/м.
В зависимости от величины удельной магнитной восприимчивости минералы делятся на сильномагнитные, слабомагнитные и немагнитные или по магнитным свойствам все вещества делятся на диамагнетики, парамагнетики и ферромагнетики.
Одним из основных магнитных свойств, определяющих поведение частиц в рабочей зоне сепаратора, является удельная магнитная восприимчивость. По величине удельной магнитной восприимчивости (χ) все минералы делятся на:
1.Сильномагнитные минералы (ферромагнитные) χ > 3,8* 10-5 м3/кг.
К ним относятся магнетит (FeO*Fe2O3), титаномагнетит, маггемит (Fe2O3), пирротин (FenSn+1). Эти минералы можно выделить в магнитном поле напряженностью Н= 70-120 кА/м или ≈ 1000-1500 эрстед.
2.Слабомагнитные минералы (парамагнитные) с удельной магнитной восприимчивостью 1,26*10-7 м3/кг< χ<3,8*10-5 м3/кг.
К ним относятся ряд окислов (гематит Fe2O3), гидроокислы (лимонит HFeO2), карбонаты железа (сидерит Fe[CO3]) и марганца, ильменит (FeTiO3), вольфрамит (Mn,Fe[WO4]), гранат, биотит и др.Эти минералы извлекаются на магнитных сепараторах с сильным полем, напряженностью 120-1600 кА/м или 10-20 тыс.эрстед.
3.Немагнитные минералы и диамагнитные, обладающие удельной магнитной восприимчивостью χ<1,26*10-7 м3/кг и < 0, при разделении в магнитном поле выделяющиеся в немагнитную фракцию. Это кварц, циркон, рутил, кальцит, касситерит (SnO2), апатит и др. Удельная магнитная восприимчивость чистых минералов является физической константой, величина которой зависит от химического состава, кристаллической решетки, температуры, насыпной плотности, времени и условий намагничивания.
Восприимчивость же рудных частиц непостоянна и зависит от степени раскрытия сростков, их формы. Ее величина не прямо пропорциональна содержанию магнитных включений.
Отношение удельных магнитных восприимчивостей разделяемых минералов χ1/χ2 должно быть >1 (на практике не менее 3-5). Это отношение называется коэффициентом селективности магнитного обогащения.
Сила, с которой магнитное поле действует на частицу вещества, помещенную в поле, называется магнитной силой (Fм). Она зависит от величины удельной магнитной восприимчивости вещества и силы магнитного поля или его напряженности.
Магнитная сила Fм, действующая на минеральное зерно с массой m, помещенное в магнитное поле, определяется по формуле
Fm= μ0 χ H gradH m.
Удельная магнитная сила (fm) притяжения, т.е. магнитная сила, отнесенная к единице массы, действующая на частицу в магнитном поле (или в рабочей зоне сепаратора) определяется по формуле
fm= μ0 χ H gradH, Н/кг (Ньютон/кг)
где μ0 – магнитная постоянная, равна 1,256*10-6 гн/м
χ – удельная магнитная восприимчивость, м3/кг
Н- напряженность магнитного поля, А/м
gradH – градиент напряженности, А/м