磁電選礦法
（壹）磁選的基本原理
1.磁選過程
磁選是根據各種礦物磁性的不同，而在磁選機的磁場中受到不同的作用力，使礦物達到分選目的的壹種選礦方法。礦粒混合物通過磁選機的磁場時，由於礦粒的磁性不同，在磁場的作用下，它們運動的途徑也不同。磁性礦粒受磁力的吸引，附著在磁選機的圓筒上，被帶到壹定的高度後，從筒上脫落。非磁性礦粒則不受磁力的吸引。結果磁性礦粒與非磁性礦粒得到分選，獲得兩種產品。
磁選法是選分黑色金屬礦石，特別是磁鐵礦礦石和錳礦石的主要選礦方法。在稀有金屬礦石選礦中磁選法應用得也比較廣泛。圖6-3-3為磁選法原則工藝流程圖。
2.磁鐵和磁場
磁鐵分天然磁鐵和人造磁鐵。人造磁鐵又分為兩種：壹種是磁性材料（如磁性合金、陶瓷磁鐵等）做的，叫永久磁鐵；另壹種是在鐵芯外面繞上線圈，當線圈通入直流電時，產生磁性，斷電後磁性就消失的磁鐵，叫做電磁鐵。
磁場分為均勻磁場和不均勻磁場。在均勻磁場中，任何壹點的磁場強度大小和方向都是相同的。例如在由兩個相對配置的距離很近的平面磁極，其中間部分就是這樣。在均勻磁場中，作用在磁性礦粒上的磁力是均勻的，此時礦粒處於平衡狀態，因此不能達到選分的目的。在不均勻磁場中，每壹點磁場強度的大小和方向都不相同，此時作用在磁性礦粒上的磁力是不均勻的，所以磁性礦物在磁力作用下會發生移動，而達到選分的目的。磁選機只采用不均勻磁場。不均勻磁場中作用在磁性礦粒上的磁力的大小和磁場的不均勻程度成正比，磁場愈不均勻，作用在磁性礦粒上的磁力就愈大。磁場強度的不均勻性通常用磁場梯度（單位距離內磁場強度的變化量）來表示，單位是奧斯特/厘米。
圖6-3-3 磁選法原則工藝流程圖
3.磁化
各種不同的物質在磁場中受磁力的作用是不同的。凡是能受磁場作用產生磁性的物質稱為磁性物質。使磁性物質顯示磁性的過程叫磁化。
物質被磁化的程度用磁化強度表示，單位是高斯。根據實驗證明，磁化強度I與磁化磁場的磁場強度H成比例，即：
固體礦產探采選概論
Ko——磁化系數。Ko是表示物質被磁化難易程度的系數，是由物質本身的性質決定的。
物質被磁化的程度也可以用磁感應強度表示，磁感應強度B與磁化磁場的磁場強度H有如下關系：
固體礦產探采選概論
式中 μ——導磁系數。在真空中（或空氣中）μ=1。
物質的磁化系數（Ko）與導磁系數（μ）在數量上有如下關系：
固體礦產探采選概論
礦物的磁性通常用礦物的磁化系數表示。大多數礦物（磁性較弱的）的磁化系數的值是壹定的，只有少數礦物（強磁性礦物）的磁化系數隨礦粒形狀、大小、磁化磁場的變化而改變。
根據礦物的比磁化系數（單位質量礦物的磁化系數）的不同，磁選中將礦物分成3類：
（1）強磁性礦物：如磁鐵礦、鈦磁鐵礦、鋅鐵尖晶石、磁黃鐵礦等。
（2）弱磁性礦物：如赤鐵礦、假象赤鐵礦、褐鐵礦、菱鐵礦、鈦鐵礦、水錳礦、硬錳礦、黑雲母、輝石等。
（3）非磁性礦物：如方解石、石英、長石、黃銅礦、方鉛礦、閃鋅礦、黃鐵礦等。
磁鐵礦經氧化後局部或全部變成假象赤鐵礦（結晶外形和磁鐵礦相同，化學成分是赤鐵礦）。隨磁鐵礦氧化程度的增加，礦物磁性降低。磁鐵礦分子式為Fe3O4（或Fe2O3·FeO），赤鐵礦的分子式為Fe2O3。因此，隨磁鐵礦氧化程度的變化，FeO的含量也變化。
我國壹些鐵礦石選礦廠常采用磁性率來表示礦石的磁性。磁性率是礦石中氧化亞鐵的含量百分數和礦石中全部鐵的含量百分數之比值，即：
固體礦產探采選概論
純磁鐵礦的磁性率為42.8%。壹般將磁性率大於36%的鐵礦石劃為磁鐵礦石；磁性率介於28%～36%之間的鐵礦石劃為假象赤鐵礦石；磁性率小於28%的鐵礦石劃為赤鐵礦石。
對於含矽酸鐵、菱鐵礦、黃鐵礦、褐鐵礦及鏡鐵礦的礦石，用磁性率就不能正確地反映礦石的磁性。因此，磁性率的使用是有條件的。
4.礦物的磁性特點
（1）強磁性礦物的磁性特點：可以通過對磁鐵礦的磁性研究，了解壹般強磁性礦物的磁性特點。
磁鐵礦的比磁化系數的值不是常數，它隨外磁場的磁場強度變化而變化。在磁場中很容易被磁化。在磁場較低時，磁鐵礦的磁化就可達到磁飽和。就是說，外磁場的磁場強度再增加，磁鐵礦的磁化強度或磁感應強度也不增加了。磁鐵礦離開磁場後，礦物不能恢復到進入磁場前的狀態，而保留壹定的磁性。這種現象稱為剩磁現象。要想去掉剩磁，就需給它施加壹個反向磁場。使剩磁完全去掉所加的反向磁場的磁場強度叫做矯頑磁力。
（2）弱磁性礦物的磁性特點：與強磁性礦物相比，弱磁性礦物的比磁化系數的值小得多，並且不隨外磁場強度變化而變化；弱磁性礦物沒有剩磁現象；純弱磁性礦物的磁性很弱，但如果其中混入少量強磁性礦物時，它的磁性就會發生很大的變化。例如假象赤鐵礦是弱磁性礦物，如果在其內部殘留有少量磁鐵礦，它的磁性就會大大提高。這壹點在選別弱磁性礦物，特別是精選時，應特別註意。
（二）磁選設備
1.分類
磁選設備壹般是先根據磁場強度的強弱分為弱磁場磁選設備和強磁場磁選設備兩大類（也有分為弱磁場、中磁場和強磁場三大類的）。
（1）弱磁場：磁場強度小於3 000奧斯特，主要用於選分強磁性礦物。
（2）強磁場：磁場強度大於3 000奧斯特，主要用於選分弱磁性礦物。
其次是根據選別作業處理礦漿還是處理幹礦而把磁選設備分為幹式和濕式。幹式設備壹般處理粗粒或大塊物料，濕式設備處理細粒和微細粒物料。根據磁選機的磁源分有永磁式和電磁式。常用磁選設備及主要用途如表6-3-6所示。
表6-3-6 常用磁選設備壹覽表
續表
2.弱磁場磁選機
（1）濕式永磁筒式磁選機：圓筒用不銹鋼板卷成，筒表面加壹層耐磨材料（橡膠或銅線）保護，防止圓筒磨損，並可加強圓筒對磁性礦物的附著和攜帶作用。圓筒由電動機經減速器帶動旋轉。磁系裝在圓筒中，固定在主軸上。磁極沿圓周N極與S極交替。選分過程中磁系是固定不動的。底箱是用非磁性材料或導磁性能差的材料如不銹鋼板、銅板、硬質塑料板、木板等制成。底箱下部是給礦區，其中插有沖散水管，用來調節選別礦漿濃度，使礦粒以“松散”狀態進入選分空間，這樣不但能防止礦漿中礦粒的沈澱，而且能提高選分效果。
礦漿進入磁選機底箱後，在沖散水管噴出的水作用下，呈松散懸浮狀態進入給礦區。磁性礦粒在磁場作用下被吸在圓筒表面上，隨圓筒壹起轉動。當其離開磁系時，磁場強度大大降低，此處設有沖水管，將磁性礦粒沖入精礦槽中。非磁性礦粒或磁性很弱的礦粒，在底箱內礦漿流作用下，從尾礦堰板流進尾礦管中。礦漿不斷給入，精礦和尾礦不斷排出，形成了壹個連續的選分過程。這種磁選機多用於處理細粒浸染的磁鐵礦礦石。
（2）磁力脫水槽：永磁磁力脫水槽的工作順序，礦漿由給礦管沿切線方向給到攏礦圈，礦漿下旋而均勻地撒布在塔形磁極的上方。磁性礦粒在磁力和重力聯合作用下，克服上升水流的沖力而沈降到平底圓錐槽體的底部，形成沖砂由排礦口排出。非磁性的細粒脈石和礦泥在上升水流的作用下，克服重力作用，隨著上升水流進入溢流槽，成為尾礦。
磁力脫水槽主要用來脫除細粒脈石和礦泥，有時也用於濃縮脫水。它構造簡單、造價便宜、沒有運轉部件。永磁脫水槽不消耗電能，因此在強磁性礦物的磁選中得到廣泛的應用。
3.強磁場磁選機
盤式磁選機是常用的幹式磁選設備。因為吸起磁性礦粒的工作部件是圓盤，所以叫盤式磁選機。盤式磁選機主要由“山”形磁系、懸吊在磁系上方的旋轉圓盤和振動槽組成。磁系和圓盤組成閉合磁路。圓盤好像壹個翻扣的帶有尖邊的碟子，其直徑比振動槽的寬度約大壹半。圓盤用專用的電機通過蝸輪蝸桿減速箱傳動。轉動手輪可使圓盤垂直升降（調解範圍為0～20mm），用以調整圓盤和振動槽或磁系之間的距離。圓盤的邊緣和振動槽之間的距離沿物料前進方向逐漸減小。振動槽由六塊彈簧板緊固在機架上，用偏心振動機構帶動。為了預先分出原料中的強磁性礦物，防止強磁性礦物堵塞圓盤邊緣和振動槽之間的間隙，在振動槽的給料端裝有弱磁場磁選機（也稱為給料圓筒）。
將欲選分的物料給入給料鬥中，再均勻地給到給料圓筒上。此時，原料中的強磁性礦物被給料圓筒表面的磁力吸住，並被帶到下方進入接料鬥中。其余部分進入篩網過篩，篩下部分落到振動槽上，這部分物料被振動槽輸送到圓盤下面的工作間隙，物料中的磁性礦粒受強磁場的作用被吸到圓盤的邊緣上，並隨圓盤轉到振動槽外，由於此處磁場強度急劇下降，在重力和離心力作用下落入振動槽兩側的接料鬥中。非磁性礦粒由振動槽的尾端排出。圖6-3-4為弱磁、強磁選回收鐵，重選回收錫的聯合選礦原則流程圖。
盤式磁選機主要用於弱磁性的含稀有金屬礦物的粗精礦的精選，如粗鎢精礦；鈦鐵礦、鋯英石和獨居石等混合精礦的精選。我國選礦廠使用的盤式磁選機有單盤、雙盤和三盤3種。其中，雙盤用得較多。
圖6-3-4 弱磁、強磁選回收鐵，重選回收錫的聯合選礦原則流程圖
（三）電選的基本原理
電選是根據礦物之間電性的差異利用電選機分離礦物的選礦方法。
礦物電性可用介電常數、電阻、比導電度和整流性來描述。壹般地講，凡介電常數較小、電阻較大、比導電度高的礦物都是不易導電的，在電選中常作為非導體礦物產出；與此相反，凡介電常數較大、電阻較小、比導電度低的礦物往往容易導電，在電選中常作為導體礦物產出。
礦物電性差異是電選的內因，而要分離它們，還必須創造合適的外部條件。電選機提供適當的電場，加上重力場和離心力場。這樣，在電選過程中，電場作用力、重力、離心力以及摩擦力等***同作用在礦粒上，這些力的合力決定礦粒的去向。要實現電選分離必須滿足以下條件：
非導體礦粒所受的電場作用力，大於礦粒所受重力、離心力等力的合力，大於導體礦粒所受的電場作用力。
礦粒所受電場力的大小跟礦粒攜帶的電量有關。導體礦粒由於其導電性好，在電極接觸過程中易放電，即使其起始獲得再多的電荷，最終也只能剩下少量電荷，它所受的電場力是很小的，上面不等式的右邊條件是容易滿足的。為滿足不等式左邊的條件，就必須提高非導體礦粒所受的電場作用力。靜電場和電暈電場的復合電場可使非導體礦粒帶更多的電量。同時，為提高電場強度，采用高電壓，這樣非導體礦粒受到很大的電場作用力，能夠克服重力、離心力等競爭力，實現電選分離。
常用的電選設備為鼓筒式電選機。其電選過程和原理為，當高壓直流負電通至電暈極和靜電極後，由於電暈極直徑很小，其附近形成很高的電場強度，於是電暈極向鼓筒方向放出大量高速運動的電子，這些電子撞擊空氣分子使之電離，正離子飛向負極，負離子飛向鼓筒產生電暈放電。這樣，靠近鼓筒壹邊的空間都帶負電荷，靜電極則只產生高壓靜電場而不放電。
礦粒由給礦鬥經振動槽均勻地給到鼓筒表面上並隨之進入電場，開始時導體和非導體礦粒都吸附負電荷，導體礦粒很快把負電荷通過鼓筒傳走，同時又受到高壓靜電場的感應，靠近靜電場的壹端感生正電，靠近鼓筒的壹端感生負電，負電又迅速地由鼓筒傳走，最終只剩下正電荷，受到高壓負電極的吸引，加上礦粒本身重力和離心力的作用，使它脫離鼓筒落下而成為導體產品；非導體礦粒所獲負電荷很難傳走，受到鼓筒的吸引而緊貼與鼓筒表面，隨鼓筒轉動至電場背面刷子刷下成為非導體產品；中等導電的顆粒則在中間落下成為中礦。
鼓筒式電選機最適宜的入選物料粒度為0.1～1mm。入選物料需進行幹燥，因為水分會使導體與非導體礦粒的電性差異縮小或消失。入選物料性質不同，電選條件也應隨之改變，因此在實際生產中，應對電壓、電機位置、鼓筒轉速及分礦板位置隨時進行調整。
圖6-3-5是磁選、浮選、電選及重選法選分海濱砂礦中獨居石、磷釔礦、鈦鐵礦、鋯英石等產品的精選原則流程圖。精選工藝是將粗精礦用搖床進壹步丟棄尾礦，然後再用磁選、浮選、電選及重選法分別得到單礦物產品。