矿物按磁性不同分为强磁性矿物(如磁铁矿)、弱磁性矿物(如黄铜矿)和非磁性矿物(如石英、长石等)。磁性矿物颗粒所受磁力的大小与矿物本身磁性有关,磁性强者,所受磁力大;磁性弱者,所受磁力小。待选别的物料给入磁选机的分选空间后,各种矿粒在磁场中除受磁力作用外还受重力、离心力、水动力及摩擦力等机械力的作用。磁性矿粒所受磁力大于机械力,非磁性矿粒主要受机械力的作用。由于两种矿粒受到不同力的作用,将沿着不同的轨迹运动,最后分离,达到分选目的。
磁选
利用磁性差异,使不同矿物彼此分离的选矿方法。
- 英文名称
- magnetic separation
- 所属学科
- 矿业工程
中国早在公元前300年的战国时期已发现磁石(即磁铁矿)吸引铁的现象。11世纪,中国北宋时期的沈括(1031~1095)利用磁石的磁性(具有两个极的极性)发明了航海用的指南针(中国四大发明之一)。17~18世纪开始用手提式永久磁铁除去锡石和其他稀有金属矿石中的铁。1792年,富拉在英国获得用磁铁选别铁矿石的专利。但直到19世纪末,美国和瑞典制造出干法电磁筒式磁选机后,才开始在工业上用磁选法分选强磁性的磁铁矿,同期美国制造出电磁带式强磁场磁选机,用于分选弱磁性矿石。
磁选的发展主要是磁选机的发展。磁选机主要部件是磁系,弱磁场磁选机多用永磁磁系;强磁场磁选机主要用电磁磁系,如对磁场强度要求不太高时,也可用永磁磁系。20世纪20~60年代,一些国家先后制造出电磁盘式和感应辊式等强磁场磁选,曾得到广泛应用。但这些磁选机分选空间小,处理能力低,仅用于某些金属矿石的精选。同期由英国人G.H.琼斯[注]研制的间断作业琼斯型磁选机问世,后由德国洪堡公司做成连续型生产用的强磁场磁选机,即后来中国广泛应用的电磁平环强磁选机。这种磁选机曾广泛应用于赤铁矿等弱磁性铁矿石的分选。但在使用中发现该类型机对稍粗的矿石产生机械夹杂且易堵塞磁场空间,使生产不能正常运行。后经不断改进,中国在80年代研制出立环脉动强磁选机及改进的电磁平环强磁选机。
为分选极微细的弱磁性矿物,70年代以来,根据P.G.马斯顿[注]等人提出的新型磁路结构和H.H.科尔姆[注]把纤维状导磁不锈钢材料作为聚磁介质而设计的高梯度磁选机取得了重大进展,出现了周期式和连续作业式的高梯度磁选机。聚磁介质的磁场梯度相当于常规磁选机的10~100倍。这类介质的体积只占磁场空间的5%~10%,因此使磁选机的处理能力大为提高。为节能和提高作用于极微细弱磁性矿物颗粒上的磁力,70年代初开始相继出现几种类型的超导磁选机。特点是用超导线绕制的线圈在低温下电阻为零,励磁几乎不消耗能量。中国生产的超导磁选机,已经用于生产。
常规磁选是按矿物的天然磁性对其进行分选。此外,在某些情况下,为提高分选效率,可以设法改变矿物的磁性或采取某种特殊的方法使矿物能更有效地分选,如磁化焙烧—磁选、磁种分选、磁团聚分选、磁流体分选等。①磁化焙烧-磁选。磁化焙烧与磁选的联合处理,将赤铁矿(Fe2O3)在一定温度的还原气氛中焙烧,赤铁矿即变成磁铁矿(Fe3O4),磁性大大增强,易于用弱磁场磁选机将其选出。②磁种分选。当被分选矿物磁性极弱或无磁性时,向矿浆中加入强磁性物质(磁种)如磁铁矿,再加一定量的絮凝剂,使磁种与被分选的矿物结合,被分选矿物便有了强磁性,从而易于被选出。③磁团聚分选。在低弱磁场中,磁性细颗粒矿物有选择性地团聚成链状或团状磁聚体而脉石分离。④磁流体分选。利用物料密度、磁性和电性差异,在磁场或磁-电场联合作用下的磁流体中进行分选。
磁选的应用广泛,凡是在磁场中表现出磁性的物质均可用磁选法处理,是处理铁矿石的主要方法。所有贫磁铁矿石都需要通过弱磁场磁选机除去石英等脉石矿物,提高精矿铁品位。对于弱磁性铁矿石,如赤铁矿矿石等,需采用强磁场磁选和其他分选方法相配合的联合流程处理。鞍山钢铁集团公司的一些矿山在早期处理赤铁矿时采用单一方法,如单一浮选或单一强磁选、重选等。自从有立环脉动高梯度磁选机后,多数矿山都改成强磁选加反浮选的联合流程,显著提高分选指标。含有多种有用矿物的有色和稀有金属矿石常采用重选-浮选-磁选-电选的联合流程,其中磁选主要用于除去磁性矿物。一些非金属矿,如高岭土、硅砂、耐火材料等常含有铁、钛等有害杂质,用磁选,主要是高梯度磁选,将有害杂质清除,从而提高精矿质量。高梯度磁选能有效处理钢厂废水,回收其中的磁性铁物质,也可以处理生活污水,清除各种有害菌类和固体悬浮物。