第四部分磁电选矿NXPowerLite

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1、l掌握磁选、电选基本原理。l掌握生产实践中常用磁选设备（弱磁场、强磁场、高梯度磁选机）、电选设备的结构、工作原理、选别过程。l熟悉具有代表性的黑色金属、有色金属、稀有金属、非金属矿的磁选、电选工艺流程。l了解磁流体选矿的工作原理。 （1）电磁场基本知识：电磁场、物质磁性、铁磁质相关知识（2）具备一定的矿石学基础本章主要内容：（1）与磁选有关的几个基本概念：磁场、磁感应强度、磁场强度、磁矩、磁化强度、磁导率、比磁化率等。（2）磁选基本条件及回收矿粒需要的磁力本章重点：（1）掌握和理解几个基本概念 （2）磁选基本条件和回收矿粒需要的磁力 磁选是在非均匀磁场中利用矿物之间的磁性差异而使不同矿物实现分

2、离的一种选矿方法。 注意：（1）磁选必须是在非均匀磁场中进行 （2）分选矿物要有磁性差异 1.1 概述l铁矿石选别：我国是钢铁生产和消费大国，铁矿石探明储量居世界前列，但是绝大部分是贫矿，富矿中又有5含有有害杂质而不能直接冶炼。 实践表明，铁精矿品位每提高1，高炉利用系数可以增加23，焦炭消耗量可以降低2，石灰石消耗量可降低2。 2007年我国钢产量4.9亿吨，进口铁矿石3.83亿吨，世界铁矿石价格话语权被淡水河谷、必和必拓、力拓等几家跨国巨头控制。l有色金属矿选别：钨锡粗精矿分离，利用黑钨矿具有弱磁性而锡石无磁性，采用磁选方法去除含锡杂质，可以获得合格的钨精矿。l稀有金属矿选别：在钛铁矿的选

3、别中，为了使得铁、钛分离也要采用磁选、电选方法。l回收重介质：磁选回收磁铁矿和硅铁等介质（选煤厂回收重介质等）。l非金属矿提纯：采用磁选除去含铁杂质。l19世纪末期：美国、瑞典制造出电磁筒式磁选机。l20世纪初：湿式筒式磁选机问世。l60年代：Jones强磁选机在英国面世，采用多层聚磁介质板（技术突破）。l70年代以后：高梯度磁选机、高梯度超导磁选机。l磁流体分选作为磁选的一门新兴学科，其分选理论、磁流体的制备及分选设备尚在不断完善阶段。 磁场是物质，是物质的一种特殊状态。任何运动电荷或电流，均在周围空间产生磁场。磁场对引入磁场中的运动电荷有磁力的作用。 描述磁场的物理量有磁感应强度和磁场强。

4、 磁感应强度（B）：描述磁场性质的物理量，磁场中某点处的磁感应强度的方向与该点处试验线圈在平衡位置时法线的方向相同，磁感应强度的量值等于具有单位磁矩的试验线圈所受到的最大磁力矩。 在国际单位制（SI）中B的单位为Wb/m2或T，GOS制中，1T1T10104 4GOSGOS 磁场强度H：在任何磁介质中，磁场中某点的磁感应强度B与同一点上的磁导率的比值称为该点的磁场强度，方向为磁力线的切线方向。 H=B/ 单位：SI制中H的单位为A/m，在GOS制中采用Oe， 1Oe77A/m80A/m，1A/m410-3 Oe。 r /0 0真空中的磁导率， 0 =4k2(真空）=12.5710-7Tm/A

5、磁矩：任何物质都存在有分子电流，分子电流和它包围的面积的乘积叫做分子电流的磁矩。物质的磁矩等于分子电流磁矩的矢量和 m=mi=（i*S） 磁化强度：单位体积物质的磁矩叫物质的磁化强度 M=dmdv （A/m） 物质进入磁化场后分子电流或多或少地取向于磁化场方向，结果产生一个附加磁场，叠加在磁化场上，从而改变原有的磁化场。 在放入磁场的物质内部，物质内部任意点处的磁感应强度，除了原磁场外，还应包括磁介质磁化后产生的附加磁场。因此，在物质内部的磁场中，任一点的磁感应强度B、磁场强度H、磁化强度M之间存在如下关系： B=0(H+M) 从而有 0（1+ k） 比磁化率 ：物质体积磁化率与其密度的比值。

6、 =/ m3/kg 比磁化率在磁选实践中用来表示矿物磁性的大小。必要条件：作用在较强磁性矿石上的磁力F1磁必须大于所有与磁力方向相反的机械力（包括重力、离心力、水流阻力等）的合力F机，作用在较弱磁性颗粒上的磁力F2磁必须小于相应机械力F机。即 F F1 1磁磁 F F机机FF2 2磁磁 磁选实质：利用磁力和机械力对不同磁性颗粒的不同作用而实现的。 作用在磁性颗粒上的磁力，可由它在磁化时所获得的位能来确定： U=- 根据力学定律，作用在颗粒上的磁力可用颗粒位能的负梯度值来表示，即 f磁= - grad U= grad 当颗粒粒度不大时，可假定颗粒的体积磁化率在所占的体积范围内是个常数，其所占的体

7、积内HgradH也近似为常数，则磁力F磁为： f磁 0 k V H gradH 当颗粒粒度不大时，可假定颗粒的体积磁化率在所占的体积范围内是个常数，其所占的体积内HgradH也近似为常数，则磁力f磁为： f磁 0 k V H gradH 比磁力：作用在单位质量颗粒上的磁力。运用比磁力的概念可消除矿物颗粒中实际存在的空隙对磁力计算的影响。 F磁= f磁/m= 0 H gradH 式中： H gradH 磁场力，A/m2 上述公式表明，磁选时仅仅只有一个适宜的磁场强度是不够的，这个磁场还必须有一定的磁场梯度。均匀磁场：只受到转矩，矿物颗粒的最长方向取向于磁力线方向（稳定）或者垂直于磁力线方向（不稳

8、定）；非均匀磁场：除了转矩外，还受到磁力的作用，正是由于磁力的存在，才有可能将磁性颗粒与非磁性颗粒分离，这就是在前面强调的磁选是在一个非均匀的磁场中进行的原因。 比磁力公式表明：作用在磁性颗粒上的磁力决定于颗粒的磁性值和磁选设备的磁场力HgradH 。无论是提高磁场力或提高颗粒的比磁化率，都可以提高颗粒所受的磁力。选分值高的矿物如强磁性矿物时，磁选机的磁场力H gradH 相对可以小些，选分值较低的矿物如弱磁性矿物时，磁场力H gradH 就应该很大。本章主要内容：（1）物质按照磁性分类以及物质磁化的本质（2）磁选实践中矿物按照比磁化率的分类（3）磁铁矿的磁化过程（4）影响强磁性矿物磁性的因素

9、（5）矿物磁性对磁选过程的影响（7）改变矿物磁性的方法重点及难点： A磁铁矿的磁化过程 B矿物磁性对磁选过程的影响2.1.1.矿物的磁性 磁性是物质最基本的属性之一， 物质具有磁性是物质内部带电粒子运动的结果。自然界中大多数物质的磁性都很弱，只有少数物质才有较强的磁性。从物理学角度讲，物质可分为三类：顺磁性物质、逆磁性物质、铁磁性物质 实验证明，在匀强磁场中，磁介质中的磁感应强度B，是B0和磁介质因磁化而产生的磁感应强度B叠加的结果： B= B0+ B 对于顺磁质和铁磁质来说： B和B0同向，因而B B0；对于抗磁质来说B和B0反向，因而B0，但是数值不大。l铁磁性物质：在磁化场中呈现强磁性。

10、铁磁性是分布在物质晶格结点上的大量顺磁性原子交换作用的结果。在较弱的外磁场作用下，物质的原子磁矩即达到磁饱和状态，显示出很强的磁性现象，亦即铁磁性。铁磁质磁化率0，磁化强度M不是磁场强度H的线型函数。铁磁质物质在外磁场中将产生很大的与外磁场同向的磁感应强度。l逆磁性物质：在磁化场中呈现微弱的磁性。逆磁性是由于磁场中电子轨道进动过程的结果。感应磁矩和外磁场相反， 4.0 4.0 1010-5-5120120磁铁矿、磁赤铁矿（磁铁矿、磁赤铁矿（赤铁矿）、钛磁铁矿、磁赤铁矿）、钛磁铁矿、磁黄铁矿、锌铁尖晶石黄铁矿、锌铁尖晶石弱磁性矿物弱磁性矿物7.5 7.5 1010-6-6 1.26 1.26 1

11、010-7-780080016001600铁锰矿物、赤铁矿、镜铁铁锰矿物、赤铁矿、镜铁矿、褐铁矿、菱铁矿、水矿、褐铁矿、菱铁矿、水锰矿、软锰矿、硬锰矿、锰矿、软锰矿、硬锰矿、钛铁矿、金红石、黑钨矿钛铁矿、金红石、黑钨矿非磁性矿物非磁性矿物 22 14.5lNb3Sn 22.5 18.3 低温获得与保持：l物理学意义上的低温指81K以下的温度，绝对零度（-273.15C）是低温的极限，绝对零度是不能达到的（热力学第三定律）。l目前通过液化气体，空气、氢气、氦气可以获得-192C、-253C、-269C）的低温，通常采用液氦。l超导的关键技术：低温的获得与保持。超导磁选机和常导磁选机相比有以下突出

12、优点：高场强，用NbTi超导材料做的磁体其磁场强度可达到5T；体积小且重量轻；能耗低，比常导磁体节能90；高磁场带来的高磁力使磁选机处理能力大大提高。 根据超导磁选机是否具有磁介质，将其分为高梯度超导磁选机（有磁介质）和开梯度超导磁选机（无磁介质）。1）开梯度超导磁选机（德国） 结构：超导磁系、制冷系统和转筒分离器。该设备外形基本上与目前常用的圆筒弱磁场磁选机类似，NbTi低温超导线圈近似椭圆形，固定在铁支架的凹槽内。该机用于非磁性产品如铝矾土、萤石、磷灰石等的提纯。 2）高梯度超导磁选机 高梯度超导磁选机的背景磁场强度可达5T，使高梯度磁分离作业的经济效益大为提高。高梯度超导磁选机有串罐往复

13、式磁选机、快速开关式超导高梯度磁选机等。 结构：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。 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，给入矿浆，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。本章重点和难点： （1）铁磁性材料的磁化特性曲线 （2）表征磁性材料磁特性的参数5.15.1磁选机的磁体磁选机的磁体5.1.1 5.1.1 永磁体永磁体（1 1）永磁体经历了磁合金铁氧体磁合金的发展阶）永磁体经历了磁合金铁氧体磁合金的发展阶段

14、。早期磁合金为铝镍钴磁系，后来发展到锶铁氧段。早期磁合金为铝镍钴磁系，后来发展到锶铁氧体，到现在的稀土钴合金及钕铁硼合金。体，到现在的稀土钴合金及钕铁硼合金。（2 2）铝镍钴合金的磁性特点是剩磁磁感应强度）铝镍钴合金的磁性特点是剩磁磁感应强度BrBr大，大，骄顽力骄顽力HcHc小小（3 3）铁氧体骄顽力大，剩磁小。）铁氧体骄顽力大，剩磁小。（4 4）稀土钴合金和钕铁硼合金的剩磁和骄顽力都大。）稀土钴合金和钕铁硼合金的剩磁和骄顽力都大。 在各种磁性材料中，最重要的是以铁为代表的等也具有铁磁性铁磁性材料，钴、镍、钇。常用的铁磁性材料多是铁和其他金属或非金属的合金，以及某些含铁的氧化物。 铁磁性材料

15、的磁特性常用磁感应强度与外磁场强度之间关系的B=f（H）曲线来表示。材料的磁特性，不仅与磁场强度、温度和机械力有关，而且与磁化过程有关。材料磁化时可分成以下几种曲线。 1）起始磁化曲线 起始磁化曲线是外磁场H 单调增加时得到的曲线，如图所示。 铁磁性材料的起始磁化曲线的共同点是曲线由陡峭段和平坦段组成。陡峭段对应于易磁化的特征，而平坦段对应于难以磁化的特征。2）磁滞回线 当磁场强度H在正负两个方向上往复变化 时，材料的磁化过程经历了一个循环的过程。闭合曲线叫做磁滞回线。如果材料在磁化曲线两端都达到饱和，所得回线就叫做饱和磁滞回线或主磁滞回线。3）正常磁化曲线 磁场H的循环范围逐渐缩小，所得一系

16、列磁滞回线的顶端的轨迹就是正常磁化曲线。这一曲线可以复制，能说明材料的磁性。正常磁化曲线和起始磁化曲线的形状很相似。 表征磁性材料磁特性的参数：饱和磁感应强度、剩余磁感应强度、矫顽力及相对磁导率 。 磁性材料通常用作磁导体、永久磁铁和特殊磁性元件。用途不同，需要材料的磁特性参数不同。通常根据材料的基本磁特性参数将磁性材料分成两大类别：软磁性材料和硬磁性材料。l软磁性材料：磁导率u高，骄顽力小，磁滞回线长，包围的面积小。一般强磁选机选用工程纯铁作铁芯、磁轭和磁极头。导磁不锈钢作磁感应介质；中磁场或弱磁场选用低碳钢。l硬磁性材料：硬磁性材料的基本特征是在工作空间能够产生很大的磁场能。骄顽力很大。通

17、常以骄顽力的大小作为判断材料磁硬度的依据。硬磁性材料主要用于强磁设备磁源上产生磁场。 含有稀土元素的永磁材料，其磁能积要比铁氧体和常用合金磁体高得多，已可用作永磁强磁选机的磁源材料。 永磁体采用的磁性材料为硬磁性材料，具有的剩余磁感Br高、矫顽力Hc大，这两者也就决定了单位体积的磁能积（BH）max大。剩余磁感Br值表征提供永磁体磁感应强度的能力，矫顽力Hc值表征保持磁感应强度不衰减的能力。 5.2 5.2磁选机的磁系磁选机的磁系 根据磁系中磁极的配置方式，可将磁系分成开放磁系和闭合磁系。 1）开放磁系 所谓开放磁系是指磁极在同一侧作相邻配置且磁极之间无感应磁介质的磁系。按磁极的排列方式分为曲

18、面磁系和平面磁系两种。 开放磁系磁路长、磁阻大，漏磁多，产生的磁场强度低。 开放磁系磁场中任意一点（x，y）的磁场强度为： 2）闭合磁系 闭合磁系是磁极作相对配置的磁系。分选空间即为磁极间的空气隙。通常空气隙较小，磁通通过空气隙的磁阻小，漏磁少，故分选空间具有较强的磁场，用于分选较弱磁性矿物的强磁选机。在闭合磁系中，一种是具有一定形状的单层感应磁极与原磁极构成闭路的磁系，一种是相对磁极间装有特殊形状的铁磁介质的磁系。 本章重点和难点：（1）磁流体的相关概念（2）磁流体的分选原理 6.1 6.1 磁流体静力选矿磁流体静力选矿 磁流体静力分选，是在不均匀磁场中，以顺磁性液体为工作介质，根据矿物之间

19、密度、比磁化率的不同，分选弱磁性或非磁性矿物的一种分选技术。 1）磁流体静力选矿的工作介质 磁流体一般有三类： 高磁化系数的顺磁性电解质溶液一般由顺磁性金属盐类溶解于水或有机溶剂中制成。 铁磁性胶体悬浮液它是将磁铁矿等物质的微粒经过表面活性处理后形成的在重力和磁力作用下均能保持稳定的悬浮液。 液态金属或低熔点金属液态金属不润湿矿石，在操作过程中，矿粒能自行分离，不仅避免了金属溶液的损失，也不需配置金属溶液净化和再生流程，液态金属密度大，最大可达11.5g/cm3 ，对分选有利。但生产费用高，在高温下操作困难。 2）磁流体静力分选原理楔形磁极系统是最简单、最常见的磁极系统，以此为例说明矿粒在楔形

20、磁极系统的磁流体中的运动规律。矿粒在磁流体内的运动，可分解为x、y、Z三个方向的运动，如图所示。在该分选系统中，由非磁性材料制成的槽体放置在上宽下狭的楔形磁极间。 矿粒在y轴方向垂直运动 设、分别代表矿粒和磁流体的密度，、0分别代表矿粒和溶液的比磁化率，V代表矿粒的体积，g为重力加速度，槽内y位置上的磁场强度为H，磁场梯度为H/y。磁极间的磁场强度从上到下逐渐变大，槽内各水平层的“视在密度”也逐渐变大，不同密度的矿粒也会在其中分层悬浮。矿粒将在重力（V g）、介质浮力（V g）、磁场力VH（ H/y ）和磁浮力0VH（ H/y ）的共同作用下处于静力平衡状态： V g - V g + VH（

21、H/y ）- 0VH H/y ）=0 上边两式同除以矿粒体积V，整理得： 或 式中C值是矿粒在磁流体中悬浮高度的 表征值，如果两矿粒的C值相同则它们在磁流体中的悬浮高度也相同。当矿粒满足上式的条件时，矿粒在y位置 上悬浮，否则矿粒将向上或向下运，从而实现不同性质矿粒的分离。矿粒在X轴方向水平运动 矿粒在X轴方向水平运动，是由于矿粒所在空间水平面X轴方向上磁场强度不均匀所致。这种不均匀性表现为间隙中部磁场强度大于间隙两侧磁场强度，所产生的磁场力fx 由间隙指向间隙中央，所产生的磁推力Fx则由间隙中央指向间隙两侧，如图所示 。 对弱磁性或非磁性矿粒来说，磁流体产生的磁推力大于磁场力，Fx-fx0，

22、所以在分选过程中，当矿粒在各自的高度上开始悬浮的同时，开始沿X轴方向由间隙中央向间隙两侧运动。 假如要求分选机一端进料、一端排料，磁极X轴与水平面要有一定角度，使磁极间隙形成一个斜槽。角度的大小应保证矿粒在介质中受到的重力在倾斜方向上的分力大于磁推力。矿粒在Z轴方向运动 在楔形磁极间隙中的球形颗粒，受到磁场力的影响,其Z轴运动轨迹，在理论上必然会沿着磁场磁力线方向前进。在间隙下部，矿粒受力由槽中心线指向磁极面，在间隙上部，由于磁极边缘效应，矿粒受力由磁极面指向槽中心线。因此在不同区间矿粒分别向磁极面或槽中心线运动，形成了矿粒的拥挤，这是楔形磁极的重大缺点。 6.26.2磁流体动力选矿磁流体动力

23、选矿磁流体动力分选是在磁场与电场的联合作用下，以强电解质溶液为分选介质，根据矿物之间密度、比磁化率和导电性的不同，分选弱磁性或非磁性矿物的一种选矿技术。 磁流体动力分选不同于磁流体静力分选之处在于，它除了具有和磁流体静力分选一样的一个磁场外，还有一个电场。电场中有电子通过，在磁场中产生洛仑兹力，其大小为电流密度J（矢量）与磁感应强度B（矢量）的乘积： Fe= BJ 矿粒在磁流体动力分选机中处于静力平衡状态时有： 工作介质向上的作用力为： 工作介质的视在密度为： 6.3 6.3 磁流体分选机磁流体分选机 1）磁流体静力分选机 日本利用磁流体分选非磁性金属的磁流体静力分选机结构如图3240所示。它

24、是利用一对永久磁极产生一个强度为220260 kA/m磁场，磁极夹角为300，磁极的对称轴线与垂直线成150。 2）磁流体动力分选机 磁流体动力分选机类型很多，但它们的构造大同小异。如图所示，其截面为矩形，给料区与排料区一定要用水平隔板分，以防止由于电场磁场联合作用所形成的涡流破坏分层作用。电极安装在分选区的适当位置处，以使溶液通电。电极的极性应与磁极极性配合，以便产生与重力方向相反的洛仑兹力。电场与磁场电源，需使用经过整流后的直流电。 前苏联采用磁流体动力分选机分选锡石，比用普通重选设备少占地23，降低生产成本6. 本章重点：（1）生产实践中常见矿石的磁选工艺及流程7.1 7.1 铁矿石的磁

25、选铁矿石的磁选 我国具有代表性的铁矿种类： （1）鞍山式铁矿是我国最重要的铁矿床。矿石中金属矿物以磁铁矿为主，其次是赤铁矿、菱铁矿；脉石矿物有石英、绿泥石、角闪石、云母、长石和方解石等。 （2）镜铁山式铁矿主要分布在我国西北部甘肃境内，矿石中主要金属矿物为镜铁矿、菱铁矿等，共生有价矿物为重晶石。脉石矿物主要为碧玉、铁白云石等。 （3）攀枝花式铁矿是一种伴生钒、钛、钴等多种元素的磁铁矿，其矿石储量居我国铁矿总储量的第二位。矿石中主要金属矿物有含钒钛磁铁矿、钛铁矿，硫化物以磁黄铁矿为主。 根据含铁矿物的不同，有工业价值的铁矿石主要有：磁铁矿石、赤铁矿石、褐铁矿石、菱铁矿石和混合型铁矿石（赤铁矿一磁

26、铁矿混合矿石、含钛磁铁矿石、含铜磁铁矿石）等。 1) 1) 攀枝花钒钛磁铁矿选矿攀枝花钒钛磁铁矿选矿 攀枝花钒钛磁铁矿是我国典型的磁铁矿之一。也是世界著名的提钒炼钢基地。矿石中主要金属矿物有：钛磁铁矿、钛铁矿，其次为磁赤铁矿、褐铁矿、针铁矿，次生磁铁矿。硫化矿物以磁黄铁矿为主，另有钴镍黄铁矿、硫钴矿、硫镍钴矿等。脉石矿物以钛普通辉石、斜长石为主，其次为钛闪石、橄榄石、绿泥石、蛇纹石等。l矿石输出矿石平均TFe品位31.30，Tio2品位11.42%，V2O5品位0.31。l攀钢矿业公司选矿厂是是全国目前最大的钒钛磁铁矿选矿厂。在2005年以前，选厂磨选生产工艺流程为：“一段磨矿分级，一粗、一精

27、，二次选别” 攀攀枝枝花花选选厂厂技技改改前前的的原原则则流流程程 攀钢密地选矿厂设计原矿处理量1350万吨，铁精矿产量588万吨，设计精矿品位53，但是投产后在产量和质量上都未达到设计指标。原因：选矿试验研究的矿样代表性较差。特别是近年来，随着矿山向中、深部开采，矿石性质发生了较大的变化，有用矿物嵌布粒度变细，难磨难选程度增加，改造前的生产规模为年产铁精矿430万吨左右，铁精矿品位52.80。但由于受到攀枝花钒钛磁铁矿特殊的矿石性质（理论品位57）和选厂简单的一段磨选生产工艺流程的限制，决定了既要保铁精矿产量不降低，铁精矿品位又要提高，其难度相当大。 矿区矿带磨矿细度（ -200目所占比例）

28、兰尖矿营盘山8矿带18.6兰山5矿带60朱矿粒8矿带409矿带68.5 由于阶磨阶选流程体现能抛早抛（粗粒抛尾）原则，不仅能降低磨机不必要的功耗，提高磨机的工作效率，还能减少物料的过磨，进而提高一段磨矿的台时处理量。同时由于阶磨阶选两段磨矿流程对矿石性质的适应性大大增强，采用阶磨阶选对稳定生产更有利。2002年，攀钢通过研究和工业性试验，确定采用阶段磨矿阶段选别的流程，经过技术改造，使得精矿品位 从原来的52.8提高到54，使得磨机处理能力提高，精矿产量为年产480万吨。达到了精矿产量不降低，品位提高的目的，显著增加了公司的经济效益。2 2）弱磁性铁矿物的磁化焙烧与）弱磁性铁矿物的磁化焙烧与弱

29、磁选弱磁选 磁化焙烧是矿石加热到一定温度后在相应气氛中进行物理化学反应的过程。 焙烧磁化产物一般用弱磁选的方法进行分选。典型的（酒钢选矿厂）生产流程见图。 3）弱磁性铁矿物的强磁选 琼斯湿式强磁选机被大量用于氧化铁矿石的磁选。7.2 7.2 锰矿石的磁选锰矿石的磁选 锰矿物属于弱磁性矿物，其比磁化率与脉石矿物的差别较大，因此，锰矿石的强磁选占有重要的地位。对组成比较简单、嵌布粒度较粗的碳酸锰矿石和氧化锰矿石用单一磁选流程可获得较好的分选指标.图示为湖南桃江锰矿强磁选流程。7.3 7.3 有色和稀有金属矿石的有色和稀有金属矿石的磁选磁选 钨粗精矿的精选 黑钨矿属于弱磁性矿物，而锡石、白钨矿是非磁

30、性矿物，因此，利用磁选法可将它们分开。我国某钨矿精炼厂钨粗精矿磁选精选流程如图所示。7.4 7.4 非金属矿物的提纯与煤的脱硫非金属矿物的提纯与煤的脱硫 1.工业矿物的提纯 工业矿物（如石英、蓝晶石、粘土矿物等）中的铁和钛氧化物是有害杂质。现代高梯度磁分离技术的发展能使40多种工业矿物用这种方法提纯。 高岭土也称瓷土，主要成分是高岭石矿物，一种含水铝硅酸盐（Al2O3SiO22H2O），用于造纸工业的填料和涂料、陶瓷和耐火材料及油漆颜料等。无论纸张或是陶瓷，白色的光洁面极为重要。 影响白度的主要物质是原料中的少量含铁矿物，如氧化铁等，占总量的0.53。为了脱除影响白度的含铁成分，可采用高梯度磁

31、选法来实现。 2. 煤的磁选 煤可以用高梯度磁选、开梯度磁选等方法脱硫降灰，但现在还没有大规模运用到实际生产中。 据有关介绍，用磁感应强度为2T、磁介质为直径100m的钢毛、充填率10的高梯度磁选机，对巴西煤脱硫，无机硫排除率达80以上。对微米级的弗里波特（Freeport）煤，当磁感应强度为2T时。灰分可以从16.3降到6.5。进一步降至4时磁感应强度需高达15T。 本章重点及难点： （1）矿物电性质 （2）矿物带电方式 （3）电选基本原理 电选技术应用： 有色和稀有金属矿物的分选； 黑色金属矿的分选； 砂金矿的精选； 非金属矿物的分选。 电选是利用各种矿物及物料电性质不同而进行分选的一种物

32、理选矿方法。电选主要用于各种矿物及物料的精选。电选的有效处理粒度通常为0.12mm，但对片状或密度小的物料如云母、石墨、煤等，其最大处理粒度则可达5mm左右，而湿式高梯度电选机的处理粒度则可下降到微米级。在大多数情况下，电选都是在高压电场中进行的，除少数采用高压交流电源外，绝大多数均用高压直流电源，将负电输到电极，个别情况下才采用正电。 8.1.18.1.1矿物的电性质矿物的电性质 所谓矿物电性质是指矿物的电阻、介电常数、比导电度以及整流性等，是判断能否采用电选的依据。 1电阻 矿物的电阻是指矿物的粒度为lmm时所测定出的欧姆数值。（导体（107)和中等导体(106-107)）。导体矿物：正负

33、电荷能在矿粒上自由移动。 非导体在电晕场中吸附电荷后，电荷不能在其表面自由移动或传导，在高压静电场中只能极化，正负电荷中心只发生偏离，并不能移走，只要一脱离电场则又恢复原状，而不表现出正负电性。 2介电常数介电常数是指带有介电质的电容与不带介电质（指真空或空气）的电容之比，用表示。 介电常数的大小是目前衡量和判定矿物能否采用电选分离的重要判据，介电常数越大，表示其导电性越好，反之则表示其导电性差。 一般情况下，介电常数大于12者，属于导体，用常规电选可作为导体分出，低于12者，若两种矿物的介电常数仍然有较大差别，则可采用摩擦电选而使之分开，否则，难以用常规电选方法分选。 3比导电度测定装置如图

34、所示，由一接地的金属滚筒和一个平行于滚筒的带高压电的金属圆管组成。 石墨是良导体，所需电压最低，仅为2800V，国际上习惯以它作为标准，将各种矿物所需最低电压与它相比较，此比值即定义为比导电度。 根据矿物的比导电度，可大致确定其分选电压。 4 整流性 矿物表现出的与高压电极极性相关的电性质称作整流性。规定：l只获得正电的矿物叫正整流性矿物。如方解石，此时电极带负电。l只获得负电荷的矿物叫负整流性矿物，如石英，此时电极带正电。l不论电极正负，均能获得电荷的矿物叫全整流矿物，如磁铁矿等。8.1.28.1.2矿物的带电方式矿物的带电方式 矿粒带电的方法有传导、感应、电晕以及接触摩擦带电。 1 传导带

35、电 在静电场中，矿粒与带电电极直接接触，导体与非导体与带电电极接触。 2感应带电感应带电：矿粒并不与带电电极接触，完全靠感应的方法而带电。3电晕电场中带电在电晕电场中，构成电场的电极之一采用直径很小的丝电极，曲率很大，通以高压直流正电或负电；而另一电极为平面或直径很大的鼓筒并接地。在高电压作用下，丝电极周围空气被击穿，正电荷迅速飞向高压负电极，负电荷迅速飞向接地正电极，从而在整个分选空间充满荷电体。4.复合电场中带电 所谓复合电场是指电晕电场与静电场相结合的电场。复合电极的形式一种是电晕电极在前，静电极在后；另一种则是电晕极与静电极混装在一起。采用复合电极是鼓筒式电选机发展史上的一个大进展。电

36、晕极与静电极混装强化了静电场的作用，对导体加强了静电极的吸引力，对非导体加强了斥力，使之吸于鼓面。 5摩擦带电 摩擦带电是通过接触、碰撞、摩擦的方法使矿粒带电。一种是矿粒与矿粒互相摩擦，使各自获得不同符号之电荷；另一种是矿粒与某种材料摩擦、碰撞（包括滚动）使之带电。互相摩擦碰撞带电的根本原因是由于电子的转移。但并非所有矿物都能采用摩擦带电的方法进行分选，只有两种矿物都属于非导体矿物，且介电常数有明显差别时，才能产生电子转移并保持电荷，从而可以采用摩擦带电的方法实现分离。1矿粒在电晕电场中获得的电荷 球形矿粒在电晕电场中所获得的电荷，通常以下式表示： 电场强度越高，矿粒半径越大，则经过电晕电场时

37、所获得的电荷越多。 2矿粒在电场中所受到的各种电场力和机械力 颗粒进入电场后，既受到各种电场力的作用，又受到各种机械力的作用。对电选效果有影响的电场力主要有库仑力、镜面吸力，机械力主要有离心力和重力。矿粒在鼓面上受电场力和机械力情况图见图。1）库仑力矿粒在电场中获得电荷后，立即受到库仑力的作用，库仑力大小为： F1= QE 对导体矿粒而言，库仑力为静电极对它的吸引力，对非导体矿粒而言，则为斥力。 2）镜面吸力对非导体矿粒而言，表面荷有大量电荷而不能传走，必然与金属构件的鼓筒发生感应，而对应地感应出正电荷，从而吸在鼓筒表面。 镜面吸力以下式表示： 3）机械力矿粒在鼓筒上受到的离心力为： 重力为：

38、 为了将不同电性的矿粒分开，矿粒在鼓筒电选机上所受的合力应满足下列要求。对于导体矿粒，应在鼓筒的AB范围内落下，关系式为： 对于导体矿粒，应在鼓筒的CD范围内落下，关系式为： 对于中等导电性矿粒，应在鼓筒的BC范围内落下，关系式为： 8.3 8.3 电选机电选机 按电场特性，电选机分为：静电场电选机、电晕电场电选机、复合电场电选机。按设备结构形式特征可分为：鼓筒式电选机、室式电选机、溜板式电选机、皮带式电选机、圆盘式电选机等。二、鼓筒式电选机 无论是采用静电极或电晕电极，当它们单独使用时，其分选效果都不好。目前生产中几乎全是复合电场的鼓筒式电选机。 1.DXJ型高压电选机 电极采用栅状弧形电极

39、，有1根静电电极，35根电晕电极，静电电极正好安装在第二根电晕电极上。根据分选的矿物和要求不同，电极不仅能沿水平位置调节，而且可沿鼓面圆弧上下调节。毛刷的作用是从鼓面上强制刷下被吸住的非导体矿物。分矿板的位置可调节，以适应产出精、中、尾矿的要求。 2.YD型鼓筒式电选机 YD4型鼓筒式电选机的结构如图所示。 这类电选机与其他鼓筒式电选机的不同之处主要是电极结构，电晕电极不采用普通的镍铬电阻丝，而是采用厚度仅为0.lmm的薄钢片，也称为刀片电极，安装7片刀片电极。电电选选机机实实物物图图3.美国卡普科高压电选机 美国卡普科公司生产的鼓筒式电选机的电极结构比较特殊，静电电极与电晕电极结合在一起，可

40、从电极向鼓筒表面产生束状电晕放电，高压电源可用正电或负电，电压最高可达40kV，电极结构见图。4 其它型式电选机 （1）摩擦电选机 主要用来分选介电常数有明显差别的非导体矿物。摩擦电选机有鼓筒式擦电选机、室式摩擦电选机、自由落下式摩擦电选机等。 （2） 溜板式电选机 分选过程：给矿经给矿振动槽溜至溜板，进人高压电场区，导体矿粒被感应带电，被电极吸引，非导体矿粒虽受到电场作用，但不会被高压电极吸引，加上共同受到的振动和料流的向下运动，导体矿粒和非导体矿粒的运动轨迹不相同，导体矿粒从前方排出。3.湿式介电分选机 不同于上述各种干式电选机，湿式介电分选机是在介电液体中进行的。在介电液体中电场对介电矿

41、粒产生的电场力为： 当mL时，F0，电极吸引矿粒；当mL时，F0，电极排斥矿粒。 只要选择的介电液体的介电常数介于两种矿物的介电常数之间，根据矿粉所受电场力方向的不同，就可将两种矿物分开。 介电液体常采用四氯化碳和甲醇的混合物，也可采用煤油和硝基苯的混合物。根据需要调整混合物中各成分的比例，即可获得所需的介电液体。 1) 1) 鼓筒式介电分选机鼓筒式介电分选机 鼓筒式介电分选机结构如图所示。鼓筒式介电分选机结构如图所示。鼓筒鼓筒2 23 3浸入介电液体中，在鼓筒上浸入介电液体中，在鼓筒上安装有很多细丝，与之对应的为一筛安装有很多细丝，与之对应的为一筛板网，通电后在鼓筒与筛板间形成非板网，通电后

42、在鼓筒与筛板间形成非均匀电场。均匀电场。 给料从鼓筒的上部给人鼓面后，给料从鼓筒的上部给人鼓面后，由转鼓带动到介电液体中，此时矿粒由转鼓带动到介电液体中，此时矿粒进入筛子与转鼓所形成的电场中，由进入筛子与转鼓所形成的电场中，由于非均匀电场的作用，介电常数大于于非均匀电场的作用，介电常数大于液体介电常数的矿粒吸在转筒上面，液体介电常数的矿粒吸在转筒上面，随鼓筒转动离开电场后落在右边槽中，随鼓筒转动离开电场后落在右边槽中，而介电常数小于液体介电常数的却被而介电常数小于液体介电常数的却被排斥而通过筛孔落人左边槽中。该机排斥而通过筛孔落人左边槽中。该机分选效果很好，但生产能力低。分选效果很好，但生产能

43、力低。一、黑色金属矿物的电选一、黑色金属矿物的电选 国外用电选降低铁精矿中国外用电选降低铁精矿中SO2SO2和磷矿物含量，提高铁精和磷矿物含量，提高铁精矿品位。矿品位。 （1 1） 降低降低SiO2SiO2含量，提高含量，提高铁精矿品位铁精矿品位最典型的是加拿大瓦布什最典型的是加拿大瓦布什选矿厂的铁矿石电选。原矿选矿厂的铁矿石电选。原矿（赤铁矿）经破碎、磨矿，粒（赤铁矿）经破碎、磨矿，粒度小于度小于0.56mm0.56mm后重选。重选所后重选。重选所得铁精矿进行干燥后，进行电得铁精矿进行干燥后，进行电选，最终铁精矿杂质很低，称选，最终铁精矿杂质很低，称之为超纯铁精矿。所用电选机之为超纯铁精矿。

44、所用电选机为美国卡普科型高压电选机。为美国卡普科型高压电选机。工艺流程见图。工艺流程见图。 （2）铁精矿电选降磷 瑞典北部的马姆贝里耶特选矿厂是铁精矿降磷的典型。该厂早在1972年就采用电选处理铁精矿，以降低其中的磷含量。 该厂原矿同样为赤铁矿，年处理能力为100万t。在降磷的同时，也降低了SiO2含量，提高了铁精矿的品位。原料中含磷0.6，经电选后降至0.04，铁精矿品位由55提高到68。二、有色和稀有金属矿物的电选二、有色和稀有金属矿物的电选 1.1.白钨矿与锡石的分离白钨矿与锡石的分离 白钨矿与锡石的密度很相近，但两者的电性明显不同，锡石的白钨矿与锡石的密度很相近，但两者的电性明显不同，

45、锡石的介电常数大，为介电常数大，为242427F/m27F/m，白钨矿的介电常数小，仅为，白钨矿的介电常数小，仅为5 56F/m6F/m，锡石为导体矿物，白钨矿为半导体矿物，所以电选是使两者分开的锡石为导体矿物，白钨矿为半导体矿物，所以电选是使两者分开的最有效的方法。最有效的方法。 2.2.钛铁矿、金红石的电选钛铁矿、金红石的电选 在钛铁矿、金红石的粗精矿中，主要含磁铁矿、钛铁矿、金红在钛铁矿、金红石的粗精矿中，主要含磁铁矿、钛铁矿、金红石、独居石、钻石等，其中含量最高者为钛铁矿，次之为金红石等。石、独居石、钻石等，其中含量最高者为钛铁矿，次之为金红石等。按电性质，可将这些矿物分成：按电性质，

46、可将这些矿物分成： 导体矿物导体矿物磁铁矿、钛铁矿、金红石、褐铁矿、白钛矿等。磁铁矿、钛铁矿、金红石、褐铁矿、白钛矿等。 非导体矿物非导体矿物锆石、独居石、石英、电气石、石榴石、绿帘锆石、独居石、石英、电气石、石榴石、绿帘石、十字石、蓝晶石等。石、十字石、蓝晶石等。 用弱磁选选出磁铁矿后，余下的矿物中钛铁矿磁性最强，独居用弱磁选选出磁铁矿后，余下的矿物中钛铁矿磁性最强，独居石次之，金红石和锆石都是非磁性矿物。对这些矿物，需用电选一石次之，金红石和锆石都是非磁性矿物。对这些矿物，需用电选一磁选一浮选联合流程，才能获得较好的分选效果。磁选一浮选联合流程，才能获得较好的分选效果。 3、钛铁矿的精选

47、攀枝花选钛厂处理的是选铁车间的磁选尾矿，其中含有钛铁矿、磁铁矿、硫化矿、钛辉矿、斜长石等，粒度为0.040.4mm。三、煤的电选三、煤的电选 煤和其中的矿物质在电性质上存在着差异，煤中有机质具煤和其中的矿物质在电性质上存在着差异，煤中有机质具有较低的介电常数和电导率，而煤中黄铁矿和大部分矿物质具有较低的介电常数和电导率，而煤中黄铁矿和大部分矿物质具有较高的介电常数和电导率。有较高的介电常数和电导率。 当微粉煤给入滚筒式电选机时，在电晕电场中煤和其中的当微粉煤给入滚筒式电选机时，在电晕电场中煤和其中的矿物质由于具有不同的介电常数而电荷不同。同样，由于导电矿物质由于具有不同的介电常数而电荷不同。同

48、样，由于导电性不同，它们通过接地滚筒泄漏电荷的速度也不同，精煤由于性不同，它们通过接地滚筒泄漏电荷的速度也不同，精煤由于导电性较差，保留着与滚筒极性相反的电荷因而吸附在滚筒表导电性较差，保留着与滚筒极性相反的电荷因而吸附在滚筒表面上，而黄铁矿及其矿物质则相反，很快传走全部电荷，在静面上，而黄铁矿及其矿物质则相反，很快传走全部电荷，在静电场的作用下感应带上与滚筒极性相同的电荷，在静电场的作电场的作用下感应带上与滚筒极性相同的电荷，在静电场的作用下飞离滚筒表面，从而实现了煤与其它矿物质的的分离。用下飞离滚筒表面，从而实现了煤与其它矿物质的的分离。 四、影响电选的因素 影响电选的因素很多，可概括为两

49、大类，一是电选机本身的各种因素，二是物料的各种性质。1 电选机的结构参数1）电极结构及其位置单根电晕电极和一根静电电极选矿时导体矿物的回收率比较高，但是精矿品位低，分选效率很低。电晕电极根数多，只对提高精矿品位有利，而对导体的回收率不利，电晕电极与鼓筒的相对位置以45。 极距对电选也是重要的影响因素，小极距所需电压低，但因为容易引起火花放电，影响分选效果，在生产中难以实现。2）鼓筒转速 鼓筒转速的大小直接影响入选物料在电场区的停留时间。物料经过电场区的时间应近乎01s，以保证物料能获得足够的电荷，否则分选效率必然降低。转速的大小与人料粒度有关，粒度大，要求转速慢，粒度小，要求转速快。 当转速慢

50、时，矿粒通过电场时获得的电荷比较多，对非导体来说，就能产生较大的镜面吸力，从而不易脱离鼓筒。分选作业的要求不同、转速也应当不同。 3）分矿板的位置 分矿板的位置也直接影响精矿的质量和数量。因此，应根据作业要求，选择适当位置。若要求非导体矿物很纯，则鼓筒下分离非导体矿粒的分矿板应当向鼓筒倾斜，使中矿多一些返回再选；反之，如要求导体矿物很纯，则分离导体矿粒的分矿板应当更偏离鼓筒，多余的中矿返回再选。2物料的性质1）物料的粒度组成 电选要求窄级别分选，即粒度越均匀越好，无论何种电选机大都如此，这与它的分选原理有关。 粗细粒有不同的分选条件，若混在一起分选，势必影响分选效果。解决粒度均匀的方法之一是采用多鼓筒电选机，第一个鼓筒只作分级用，下面的几个鼓筒才用作分选。另一个解决方法是在干燥前进行湿式分级，分别干燥后再入选。电选的有效分选粒度为0.12mm，现在分选粒度下限已降到2030m。 2）物料的加温 加温干燥的目的是除去矿物的表面水分，恢复不同矿物的固有电性，并使物料松散。白钨矿和锡石的分选，适宜的温度是200 ，过高或过低分选效果都不好。3）矿石表面处理 表面处理:一是表面污染物的清理，二是用药剂对矿粒进行表面改性。