1.磁力分離過程
磁選是根據各種礦物的磁性不同，在磁選機的磁場中受到不同的力，使礦物分離的壹種選礦方法。當礦物顆粒混合物通過磁選機的磁場時，由於礦物顆粒的磁性不同，在磁場的作用下以不同的方式運動。磁性礦物顆粒被磁力吸引，附著在磁選機的圓筒上，帶到壹定高度，然後從圓筒上脫落。非磁性礦物不受磁力吸引。結果磁性礦粒與非磁性礦粒分離，得到兩種產品。
磁選是分離黑色金屬礦石，特別是磁鐵礦和錳礦的主要選礦方法。磁選也廣泛用於稀有金屬礦石的選礦。圖6-3-3是磁選原理的工藝流程圖。
2.磁鐵和磁場
磁鐵分為天然磁鐵和人造磁鐵。人造磁鐵有兩種:壹種是磁性材料(如磁性合金、陶瓷磁鐵等)制成的。)，稱為永磁體；另壹種是磁鐵，線圈繞在鐵芯上。當DC作用於線圈時，產生磁性，斷電後磁性消失。它被稱為電磁鐵。
磁場分為均勻磁場和非均勻磁場。在均勻磁場中，任壹點的磁場強度和方向都是相同的。比如它是由兩個距離很近的相對排列的平面磁極組成，其中部是這樣的。在均勻磁場中，作用在磁性顆粒上的磁力是均勻的，此時顆粒處於平衡狀態，無法達到分離的目的。在不均勻磁場中，各點磁場強度的大小和方向是不同的，此時作用在磁性礦物顆粒上的磁力是不均勻的，所以磁性礦物會在磁力的作用下運動，達到分選的目的。磁選機僅使用不均勻磁場。在不均勻磁場中作用於磁性粒子的磁力大小與磁場不均勻程度成正比。磁場越不均勻，作用在磁性粒子上的磁力越大。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)來表示，單位為奧斯特/厘米。
圖6-3-3磁選法原理工藝流程圖
磁化
不同的物質在磁場中受到不同的磁力。任何在磁場作用下能產生磁性的物質，都稱為磁性物質。使磁性物質顯示磁性的過程稱為磁化。
物質的磁化程度用磁化強度來表示，單位是高斯。根據實驗，磁化強度I與磁化磁場的磁場強度H成正比，即:
固體礦物勘探、開采和選擇導論
ko-磁化系數。Ko是表示物質磁化難易程度的系數，由物質本身的性質決定。
物質被磁化的程度也可以用磁感應強度來表示，磁感應強度b與磁化磁場的磁場強度h有如下關系:
固體礦物勘探、開采和選擇導論
式中μ——滲透系數。在真空(或空氣)中μ=1。
物質的磁化系數(Ko)和導磁系數(μ)在數量上有如下關系:
固體礦物勘探、開采和選擇導論
礦物的磁性通常用它們的磁化系數來表示。大多數礦物(弱磁性)的磁化系數的值是壹定的，只有少數礦物(強磁性礦物)隨著顆粒形狀、大小和磁化磁場的變化而變化。
根據礦物的比磁化系數(單位質量礦物的磁化系數)不同，在磁選中將礦物分為三類:
(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、假赤鐵礦、褐鐵礦、菱鐵礦、鈦鐵礦、水錳礦、輝石等。
(3)非磁性礦物:如方解石、應時、長石、黃銅礦、方鉛礦、閃鋅礦和黃鐵礦。
磁鐵礦氧化後部分或全部轉化為假赤鐵礦(晶形與磁鐵礦相同，化學成分為赤鐵礦)。隨著磁鐵礦氧化程度的增加，礦物磁性降低。磁鐵礦的分子式為Fe3O4(或Fe2O3 FeO)，赤鐵礦的分子式為Fe2O3。因此，隨著磁鐵礦氧化程度的變化，FeO含量也發生變化。
我國壹些鐵礦選礦廠常用磁率來表示礦石的磁性。磁性是礦石中氧化亞鐵的百分比與礦石中所有鐵的百分比之比，即:
固體礦物勘探、開采和選擇導論
純磁鐵礦的磁性率為42.8%。壹般磁率大於36%的鐵礦石歸類為磁鐵礦；磁導率在28%和36%之間的鐵礦石被歸類為假赤鐵礦；磁性率低於28%的鐵礦石被歸類為赤鐵礦。
對於含有矽酸鐵、菱鐵礦、黃鐵礦、褐鐵礦和鏡鐵礦的礦石，磁率不能正確反映礦石的磁性。所以磁率的使用是有條件的。
4.礦物的磁性特征
(1)鐵磁性礦物的磁性特征:壹般鐵磁性礦物的磁性特征可以通過磁鐵礦的磁性研究來了解。
磁鐵礦的比磁化系數的值不是常數，而是隨著外磁場的磁場強度的變化而變化。它在磁場中很容易被磁化。當磁場較低時，磁鐵礦的磁化可以達到磁飽和。也就是說，如果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就不會增加。磁鐵礦離開磁場後，礦物無法恢復到進入磁場前的狀態，而是保留了壹定的磁性。這種現象被稱為剩磁。為了消除剩磁，有必要對其施加反向磁場。完全消除剩磁的反向磁場的磁場強度稱為矯頑力。
(2)弱磁性礦物的磁性特征:與強磁性礦物相比，弱磁性礦物的比磁化系數要小得多，且不隨外界磁場強度的變化而變化；弱磁性礦物無剩磁現象；純弱磁性礦物的磁性很弱，但如果摻入少量強磁性礦物，其磁性會發生很大變化。比如假赤鐵礦是壹種弱磁性礦物，如果其中殘留少量磁鐵礦，其磁性會大大提高。這壹點在挑選弱磁性礦物時要特別註意，尤其是在挑選時要慎重。
(2)磁選設備
1.分類
磁選設備壹般按磁場強度分為弱磁場磁選設備和強磁場磁選設備兩大類(也有弱磁場、中磁場和強磁場三大類)。
(1)弱磁場:磁場強度小於3 000奧斯特，主要用於分選強磁性礦物。
(2)強磁場:磁場強度大於3 000奧斯特，主要用於分選弱磁性礦物。
其次，磁選設備按處理礦漿還是幹礦分為幹式和濕式。幹式設備壹般處理粗料或大料，而濕式設備處理細料和細料。根據磁選機的磁源，有永磁型和電磁型。常用的磁選設備及其主要用途見表6-3-6。
表6-3-6常用磁選設備清單
繼續的
2.弱磁場磁選機
(1)濕式永磁滾筒磁選機:滾筒用不銹鋼板卷制，滾筒表面保護壹層耐磨材料(橡膠或銅絲)，防止滾筒磨損，加強滾筒對磁性礦物的粘附和運載功能。電機通過減速器驅動氣缸旋轉。磁性系統安裝在氣缸中，並固定在主軸上。磁極沿著圓周與N極和S極交替。磁性系統在分類過程中是固定的。底盒由非磁性材料或導磁能差的材料制成，如不銹鋼板、銅板、硬塑料板、木板等。底箱下部為給料區，在給料區內插入沖洗水管調節分選礦漿濃度，使礦粒以“松散”狀態進入分選空間，既能防止礦漿中的礦粒沈澱，又能提高分選效果。
礦漿進入磁選機底箱後，在散水管噴出的水的作用下，以松散的懸浮狀態進入采區。磁性礦物顆粒在磁場的作用下被吸引到圓柱體表面，隨圓柱體旋轉。當它離開磁系統時，磁場強度會大大降低。在這裏，有壹個沖洗管將磁性礦石顆粒沖洗到精礦槽中。非磁性礦粒或弱磁性礦粒在底箱內礦漿流的作用下，從尾礦堰板流入尾礦管。礦漿連續進料，精礦和尾礦連續排出，形成連續分離過程。這種磁選機主要用於處理微細粒浸染型磁鐵礦。
(2)磁力脫水槽:永磁脫水槽的工作順序，礦漿從給礦管沿切線方向送入集礦環，礦漿向下旋轉，均勻分布在塔形磁極上方。磁性礦石顆粒在磁力和重力的共同作用下，克服水流上升的沖力，沈降到平底錐形槽的底部，形成洗砂，從出礦口排出。非磁性細粒脈石和煤泥，在上升水的作用下，克服重力作用，隨上升水進入溢流槽成為尾礦。
磁力脫水槽主要用於去除細小的脈石和煤泥，有時也用於濃縮脫水。它結構簡單，成本低，無運動部件。永磁脫水槽不消耗電能，廣泛用於強磁性礦物的磁選。
3.強磁場磁選機
盤式磁選機是壹種常用的幹式磁選設備。因為吸起磁性礦石顆粒的工作部分是圓盤，所以叫圓盤磁選機。盤式磁選機主要由“山”型磁系、懸浮在磁系上方的旋轉圓盤和振動槽組成。磁系統和磁盤形成閉合磁路。圓盤像壹個有鋒利邊緣的盤子，它的直徑大約是振動槽寬度的壹半。圓盤由壹個特殊的電機通過蝸輪減速器驅動。旋轉手輪可以使圓盤垂直升降(調節範圍為0 ~ 20 mm)來調節圓盤與振動槽或磁系統之間的距離。圓盤邊緣和振動槽之間的距離沿著材料前進的方向逐漸減小。振動箱通過六個彈簧板固定在框架上，並由偏心振動機構驅動。為了預先將強磁性礦物從原料中分離出來，防止強磁性礦物堵塞圓盤邊緣與振動槽之間的間隙，在振動槽的給料端安裝了弱磁選機(也稱給料筒)。
將待分選的物料餵入料鬥，然後均勻地餵入餵料筒。此時，原料中的強磁性礦物被進料筒表面的磁力吸引，並被帶到下方的受料鬥中。剩下的物料進入篩網進行篩分，篩網的下部落在振動槽上，這部分物料被振動槽輸送到圓盤下方的工作間隙。材料中的磁性礦物顆粒被強磁場吸引到圓盤邊緣，然後隨圓盤走出振動槽。由於這裏的磁場強度急劇下降，它們在重力和離心力的作用下，落入振動槽兩側的接收料鬥中。非磁性礦物顆粒從振動槽的末端排出。圖6-3-4是弱磁選回收鐵、強磁選回收錫、重選回收錫的聯合選礦原理流程圖。
盤式磁選機主要用於含弱磁性稀有金屬礦物的粗精礦的精選，如粗鎢精礦；鈦鐵礦、鋯石和獨居石等混合精礦的選擇。我國選礦廠使用的盤式磁選機有三種:單盤、雙盤和三盤。其中使用較多的是雙盤。
圖6-3-4弱磁選回收鐵和強磁選回收錫聯合選礦原理流程圖。
(3)電氣分離的基本原理
靜電分選是利用靜電分選機根據礦物之間的電性差異來分離礦物的壹種礦物分選方法。
礦物的電性可以用介電常數、電阻、比電導率和整流性來描述。壹般來說，低介電常數、高電阻、高電導率的礦物不導電，在靜電分選中常作為非導體礦物產生。相反，介電常數大、電阻小、比電導率低的礦物往往容易導電，在電選中常作為導體礦物產生。
礦物電性的差異是靜電分選的內因，而要分選它們，就要創造適宜的外部條件。靜電分離器提供適當的電場，加上重力場和離心力場。這樣，在靜電分選過程中，電場力、重力、離心力和摩擦力共同作用於礦石顆粒，這些力的合力決定了礦石顆粒的下落。要實現電氣分離，必須滿足以下條件:
非導體礦石顆粒上的電場力大於重力、離心力等力對礦石顆粒的合力，且大於導體礦石顆粒。
礦石顆粒上電場力的大小與礦石顆粒攜帶的電量有關。由於其良好的導電性，導體顆粒在電極接觸過程中容易放電。即使它們壹開始帶的電荷多，最後也只會帶少量的電荷，作用在它們身上的電場力很小。上述不等式的正確條件很容易滿足。為了滿足不等式的左條件，需要增加非導體粒子上的電場力。靜電場和電暈電場的復合電場能使不導電的礦石顆粒帶更多的電。同時，為了提高電場強度，采用高電壓，使非導體礦物受到很大的電場力，可以克服重力和離心力的競爭性，實現電選。
常用的靜電分離設備是滾筒式靜電分離器。靜電分選的過程和原理是:當高壓DC負電通過電暈電極和靜電極時，由於電暈電極直徑小，在電暈電極附近形成高電場強度，因此電暈電極釋放出大量向轉鼓方向高速運動的電子，沖擊空氣分子使其電離，正離子飛向負極，負離子飛向轉鼓產生電暈放電。這樣，靠近滾筒壹側的空間帶負電，靜電電極只產生高壓靜電場而不放電。
礦石顆粒由進料鬥通過振動槽均勻地輸送到滾筒表面，然後進入電場。起初，導電和不導電的礦石顆粒都吸收負電荷，導電的礦石顆粒通過滾筒快速傳輸負電荷，同時受到高壓靜電場的感應。靠近靜電場的壹端感應出正電荷，靠近滾筒的另壹端感應出負電荷，負電荷被滾筒迅速傳導走。最後只剩下正電荷，被高壓負極吸引，礦石顆粒本身的重力和離心力使其非導體礦物顆粒獲得的負電荷難以通過，被滾筒吸引並緊貼滾筒表面，隨滾筒轉向電場背面，成為非導體產品。中等導電粒子落在中間，成為中礦。
鼓式電選機最適宜的粒度為0.1 ~ 1 mm，所選物料需要幹燥，因為水分會降低或消失導體與非導體顆粒之間的電性差異。電選條件要隨著所選物料性質的不同而變化，所以在實際生產中，要隨時調整電壓、電機位置、滾筒轉速和分礦板位置。
圖6-3-5為濱海砂礦中獨居石、磷釔礦、鈦鐵礦、鋯石等產品的磁選、浮選、電選、重選流程圖。精選工藝是通過搖床將粗精礦中的尾礦進壹步丟棄，然後分別通過磁選、浮選、電選和重選獲得單礦物產品。