磁选论文
1、超导磁选机现状及发展
超导磁选机是把超导电技术上的超导磁体移植到强磁选机上，以代替普通磁体，从而可产生很高的磁场强度其最主要的特点是磁场强度可达到6~10T,而其它磁选机磁场强度一般不超过2T;其次，超导磁选机非常节能，很小的功率可获得很强的磁场，其重量轻，体积小，稳定性好，均匀度高，唯一的能耗是系统中保持超导温度所需的能量
（2）高梯度超导磁选机，该机主要为罐式
高梯度超导磁选机的技术关键是向磁体高速给磁以及随后的退磁，或在磁体不退磁的情况下把磁性物从磁介质表面冲洗下来)现有一种反复串罐式超导磁选机，其特点是分选罐往复交替进出磁场，实现分选过程。该机场强最高达8000kA/m （10T），可分选比磁化系数为10-6m3 /g、微米级的弱磁性物料与类似周期式高梯度磁选机相比，耗电能仅为其1/ 10，而处理量为其10倍。 磁选发展趋势
磁选机行业发展趋势，概括起来主要有以下几个方面： （1）保护资源、保护环境、节约能源
随着国家现代化的推进，资源的充分利用与再生利用越来越得到重视，磁选机的研发方向之一就是怎样解决中国贫矿、连生矿体的综合利用，以及尾矿的再生利用，在选矿设备设计制造使用过程中考虑如何进一步保护环境，节约能源〕随着永磁材料的发展，弱磁选机的磁系正逐渐永磁化，强磁选机、高梯度磁选机也已出现永磁化或电磁结合，以节约能源，提高磁选机性能，同时矿石利用率得到提高，有效地保护了环境。
（2）向大型化、大处理量方向发展
筒式磁选机外型尺寸达直径1500 mm x4000mm;立环脉动式高梯度磁选机立环直径已达3200mm，正准备研制直径4000 mm的磁选机;平环式磁选机转环直径达10m;强磁选机转盘达3.35 m; TDG大块磁选机筒径已达1500mm，磁选机单位时间处理量也越来越大，最多已达1800 t/h （3）向高梯场、高梯度方向发展
随着新的强磁永磁材料的出现和超导材料的突破以及新的聚磁技术的创新，现磁选机能得到了显著的提高，磁感应强度、磁场梯度大幅提高，超导式磁选机在不久的将来必定得到更广泛的应用。超导材料·的发展，单位处理量所耗能源不断下降，同时矿石利用率得到提高，有效地保护了环境‘此外，为了扩一大磁选机的应用领域，使那些目前被认为是“非磁性的物料”变为磁性物料(在高场强下磁化，可大大增加磁性)，超导磁选则是关键技术之一，应是今后重要的研究方向。
（4）新材料、新磁系研制
研究新的高性能磁r}材料与超导材料，研制开发新型磁系结构和新型聚磁介质、新型冷却方式，关系到磁场强度、漏磁、能耗等技术参数优劣，影响分选指标白勺好坏及稳定新聚磁介质的材质、形状、相对尺寸、放置方式、填充率特性及匹配程度等都有进一步的研究空间。 （5）新工艺、新方法的研制
研制永磁磁选机新的加工制作方法与磁系装配方法以提高磁性能，解决磁介
质堵塞的新工艺方法，以及其它各种磁选}J L加〔市}l作新工艺。减少生产成本，提高劳动生产率。 （6）采用磁絮凝分选} 在分选工艺中，进一步研究如何产生有效的磁絮凝(磁团聚)，降低介质阻力，从而改善分选条件，角牟决微细粒磁性矿物难选和流失的难题 （7）研究磁种分选法
研究用物理或物理化学的方法人为地提高非磁性(或弱磁性)和抗磁性物质的磁性，在一定化学条件下((PH、分散剂及活性剂等)，对物料进行调整，添加磁r}种子使磁种有选择地粘附于目的矿物或脉石上，从而使非磁性的物质具有磁性，或者弱磁性矿物的磁性变强，进而可用磁选的方法，将目的矿物分离。 （8）研究磁流体分选法
磁流体分选法分为2种:①磁流体动力分选，该法是在磁场与电场联合作用下，以强解
质溶液为分选介质，根据矿物之间密度、比磁化系数及电导率等的差异而使不同矿物分离的一种方法;②磁流体静力分选法，该法是在非均匀磁场作用下，以)In磁系性液体或铁磁性胶体悬浮液(水基液或有机溶液)作分选介质，按比重(密度)和磁性的差异进行分离的一种选矿方法。
2、矿物磁选过程
（1）磁选过程
当矿浆进入分选空间后，磁性矿粒在不均匀磁场作用下被磁化，从而受磁场吸引力的作用，使其吸在圆筒上，并之被转筒带至排矿端，排出成为磁性产品。非磁性矿粒，由于所受的磁场作用力很小，仍残留在矿浆中，排出后成为非磁性产品，这就是磁选分离过程。 （2）磁选原理
矿物颗粒通过磁选机磁场时，同时受到磁力和机械力(重力、离心力、介质阻力、摩擦力等)的作用。磁性较强的矿粒所受的磁力大于其所受的机械力，而非磁性矿粒所受磁力很小，则以机械力占优势。由于作用在各种矿粒上的磁力和机械力的合力不同，使它们的运动轨迹也不同，从而实现分选。 磁选基本条件
磁选是在磁选设备所提供的非均匀磁场中进行的。被选矿石进入磁选设备的分选空间后，受到磁力和机械力的共同作用，沿着不同的路径运动，对矿浆分别截取，就可得到不同的产品。
磁性颗粒在磁选机中成功分选的必要条件是：作用在较强磁性矿石上的磁力F1必须大于所有与磁力方向相反的机械力的合力，同时，作用在较弱磁性颗粒上的磁力F2必须小于相应机械力之和。即
F1 > F机合1 F2 < F机合2
磁选的实质是利用磁力和机械力对不同磁性颗粒的不同作用而实现的。
超导磁选机是把其磁性材料由铁磁体改为超导体。结构可分为三个系统：超导磁系、制冷系统和分选系统。（图略）
卧式串罐往复式高梯度超导磁选机由螺线管式超导磁系、分选罐列、铁磁屏、液压往复运动装置和机座组成。
卧式串罐往复式高梯度超导磁选机分选过程：工作时，超导磁体激磁，一个分选罐位于磁场空腔内，给人矿浆，捕获磁性粒子，洗涤磁介质。另一个分选罐位于相应的磁屏腔内等待工作。当往复罐借往复传动装置退出磁场时，到达相应的磁屏腔内，冲出介质上的磁性粒子。原停在磁屏腔内的另一分选罐进人磁场，依次往复重复前一个分选罐进行的程序。这种方法允许超导磁体像永磁体一样工作而不消耗能量，可使制冷系统的能耗降到最低限度。
3磁选机器
萨拉型转环式高梯度强磁选机
它由两个螺线管、转环、给矿系统、冲洗系统等主要部分组成。螺线管为鞍形线圈，能够让转环穿过并转动。转环分隔为许多小的分选室，每个分选室内装有钢毛等聚磁介质。当转环连续不断地进出由鞍形线圈建立的磁场空间时，钢毛被磁化磁性矿粒被钢毛捕获。经清洗后，当转环将钢毛带出磁场，磁性产物即被冲洗水冲到精矿接矿槽。
分选过程：矿浆由上导磁体的长孔流到处在磁化区的分选室中，弱磁性颗粒被吸附到磁化了的聚磁介质上，非磁性颗粒随矿浆流通过介质的间隙流到分选室底部排出成为尾矿，被吸附的弱磁性颗粒随分选环转动，进人磁化区域的清洗段，进一步清洗掉非磁性颗粒，接着，转离磁化区，弱磁性颗粒在冲洗水的作用下，成为精矿
磁流体及其应用
引 言
磁 性 流体 (Magnetcinulsd )简称磁流体或磁液,它是由表面活性剂包贾的,直径小于01mn的单畴磁性微粒均匀地分散在载体(基液 )中形成的磁性胶体溶液.它既具有固体的磁性,一也具有液体的流动性,在重力和磁场力的作用下不凝聚也不沉淀,始终稳定地分散在载体中.磁性流体是一门涉及物理化学力学流学等学科 的边缘学科,是材料科学中的一支新秀.19 6 5年,美国国家航空和宇宙航行局
NSAA首先研制成功磁流体,七十年代后期,美、日、苏和英等国的研究工作也迅速发展,美国还成立了“磁性流体公司”专门生产磁流体并开发其应用.从1977年开始,每三年定期召开一届磁流体国际会议「2 }.第匕届是1995在印度召开的.由
于磁流体奇特的性质,已经引起人们极大的兴趣和越来越广泛地关注,在国外已 有市售商品,国内也有20个单位在研制和生产磁流体,并且在某些方面已得到实际应用.
1磁流体的组成
磁流体由三种基本成份组成,即磁性微粒、表面活性剂和使这些磁性微粒悬浮的载体(载液 ).
磁性 微粒,其直径小 于 01nm,尺寸 上介 于 原 子、分 子和 宏 观固 体 之 问〔‘1.可 供 选 择 的磁性 材 料 有下一 Fe夕3,Fe户。 ,N i,C。,Fc,FcC。和N正e合 金 等.日前 最 常 用 的 材 料 是eF30. ,Fe、c。、iN 及 其合金 用 于 开发新 的领域.磁 流体一般每升含有l沪 个颗粒.粒 子直径小能防止 因地心 力作用而聚集在一起,粒 子 体积 的极限 取 决于构成粒 子 材 料 的磁 化 强度.eF3O4粒 子的直径 比纯 铁粒 子大三倍。
表面 活性剂,在磁 流体中作为分散 剂,它的功能在 于既能 适应于载体性质,又 能适应于磁性 微粒 的界面,这就 要求表面 活性 剂 分子 具 有化学 极性,其头部 要 吸 附在 磁性 微 粒 上,而尾 部必须 和基液有 亲和力 (相 容 )「‘71,这样每个 磁性微粒 都涂有一 层长链分 子膜,其 厚度为l一 2nm,并且是单分子层.这 层表 面活性剂就象一个 弹性 垫子,使磁 性微 粒相 互 隔 开,以防止磁性微 粒 因范得华力和 磁力作用 而聚集起来.最 普遍 的表面 活性剂是油 酸.
载体,亦称载液或基础液,‘它使磁流体具 有液体的性质.作为磁 流体的载 液应满足 低蒸发速 率、低粘度 和高度化学稳定性,以及 具有耐 高温和抗 辐照特性 等1. 1.载体溶液一般分为水基和油基 两类,第一 例成功 的磁 流体载体就 是油基 (煤油 ),一般情况下 水、烃、氟化 烃、双醋、聚苯醚均 可做载体.它的选择取 决于应用 条件的性 能要求.综上 所 述,将磁 性 粒 子 包覆 一层 表 面活 性 剂后,分散到相 应 的 载体 中,就 构成了磁 流体,一 般磁 流体分 为水基 和油 基 两种,其形 成过程 如 图1所示.磁性 粒子 用长碳链脂肪 酸 (例如油 酸 )处理,在 磁 性 粒 子表面 通过 化 学 吸附 形 成一层单分子 包覆 层,其亲 水基 向 内,疏 水基 向外,就 成 为油 溶 性磁 性 微 粒,再 将其分 散到 煤油等油基 载 体中就 形 成油基 磁 流体.水基 磁 流体,需 将油榕性 磁 粒子 用 适当的表面 活性 剂再进行 二 次包 覆,例 如 用十二烷基苯磺酸钠通 过 物理 吸 附形 成第 二个 包覆 层,使得 疏 水基 向 内,亲 水基 向外
2磁流体的物理特性
在外 磁场作 用下,磁 流体具有 明显的磁性和 悬浮能力。 .2 1磁性
磁 流体中的磁性微粒,如 图 2 所示.根据 资料【51知,I升体积 中含 有l沪 个,这 样微小油酸 分 f的铁磁 单畴颗粒在 无外 磁 场时,磁 畴的磁 矩 各不 相 同,磁性相 互抵 消,宏观上对外不显磁性.加外磁场以后,自发磁化方 向逐渐和外磁 场方 向平 行,随着 外磁 场的不 断增 强其取 向将沿磁 场方 向整齐 排列,此 时磁 化 达 到 饱和,其磁化曲线 呈“S厅形,矫顽力和剩磁 为零.在一定 的磁场 中.磁 流体的磁化可 以认 为是 固体微 粒 磁 化 的总和,如果 不 考 虑粒子 之间 的相互 作用,磁 流体的磁化强 度可 用下式 表示
.2 2悬浮能力
在均匀磁场情况下,罗森威格 (R soesnew 电)对磁 流 体 性质 的物 理 过 程 进 行 了 描 述,提出适用于磁流体的伯努利 (Bemolu h)方程。
正是这 项 附加 的静磁压力反 映 出磁 流 体的一 个 重 要 性质.即这 种压 力 的产 生可 以使 比重大于磁 流体的非磁性 物质漂 浮到 液体表 面,如 图 3所示.这 就是 磁 流体 的悬 浮能力,其 比重大小可 随外磁 场的 强 弱在0 一 2 5(kgm一,)范 围 内 变 化,置 于 磁 流体中的非磁性物质可 通过 控制外加磁 场的强 弱,使其 自由地 浮升或 沉降.磁 流体在外磁场作用 下,除 了具有磁 性和 悬浮能力 以外,还具 有双 色性 和光的双 折射以及法拉第旋转等物理特性.图3加磁场时,磁性液体中的非磁性物体将“漂浮’到表面上来 3磁流体的制造 1 1物 理法
把Fe户。在 含有 油酸 的有机体中长时 间粉碎.例如 1956 年 aP ep n 就是 用机 械 粉 碎 法最早制得磁流体的.他把Fe户‘小块 放在含有油 酸的有机 溶液中经长 时间粉 碎制得.轴承废液再加工把抛 光 滚珠用过 的废液加热,再用 煤油稀 释 后 再加 热,冷却后再过 滤离心 处理 也 能制得 磁性流体. 4磁流体的应用
鉴于磁 流体的特 性,它在许多 领域 中都得到广 泛的应 用.它的应用 基础是 这种流体可 以被“外力”控制,定位、定 向与移 动.最 常用的领域是 密封、润 滑、减振、选矿、油水分离、喷墨 印刷、热交 换与检查等.下面重点介 绍儿种:.4 1密封磁流体密封是 近 年来 出现的非接 触性密 封新技术,如图4所示.用一块 永久 磁 铁或 电磁 铁使磁极 和轴之 间 的 间隙处形 成一个强 磁 场,磁 流体在磁 场的作用下 被吸附在转动轴的周围,形成一 个 液体“O”形 环,把 间隙完全 堵 住,且 能抵 抗环两 边产生 的压力,资料〔单级磁流体密奎J处可承受.0 2k/gem
参考文献
[1]王常任.磁电选矿【M】.北京:冶金L业出版社2002.
[2]孙时元.中国选矿设备手册【M】.一北京:科学出版社，2006 [3]陈斌磁电选矿技术【M】.北京:冶金工业出版社，2007
[4]贾增良，谭王林，王训艳，等.大块干选磁滑轮在鑫丰铁矿的应用，矿山机械，2006（1）80—80
[5]刘鹏，焦红充，陈清如.永磁高梯度磁选机的发展现状及解析【J】矿山机械，2008(21) : 1 05—108
[6]朱俊士，选矿实验研究与产业化【M】.北京：冶金工业出版社，2004
[7]文书明，汪伦，周兴龙。螺旋磁场磁选机某铁矿的精选实验研究【J】矿山机械，2005（10）：64—65
[8]朱俊I著.矿矿试验研究与产业化[M].北京:冶金工业出版社. 2004
[9]H R 马诺切赫里, 等. 电选法应用实践评述 ( I ) [ J ].国外金属矿选矿, 2002, ( 10): 4- 17. [10] 张桂芳. 悬浮电选 [ M ] . 昆明: 云南大学出版社, 2005.