- •1. Физические основы метода магнитного обогащения.
- •1.1. Сущность магнитного метода обогащения.
- •1.2. Магнитное поле и его напряженность.
- •1.3. Магнитная индукция.
- •1.4. Магнитные силовые линии.
- •2. Магнитные свойства вещества
- •2.1. Магнитные моменты электронов и атомов.
- •2.2. Физическая классификация магнетиков
- •2.2.1. Диамагнетизм
- •2.2.2. Парамагнетизм
- •2.2.3. Ферромагнетизм
- •2.2.4. Гистерезис.
- •2.2.5. Классификация минерального сырья в обогащении
- •3. Зависимость магнитных свойств сильномагнитных минералов от формы частиц.
- •3.1. Магнитные свойства минералов.
- •4. Магнитные поля сепараторов. Вывод уравнения магнитной силы.
- •4.1. Магнитная сила, действующая на частицы в магнитном поле.
- •4.2. Магнитные поля сепараторов.
- •5. Магнитные системы сепараторов. Открытая и замкнутая системы, их параметры. Применение постоянных магнитов.
- •5.1. Магнитная сепарация сильномагнитных минералов.
- •5.2. Магнитная сепарация слабомагнитных минералов.
- •5.3. Магнитная сепарация мелкого и тонкого магнитного материала.
- •6. Характеристика сил при разделении минералов в магнитных полях при сухом и мокром обогащении. Уравнения динамики движения частиц в магнитных полях сепараторов.
- •6.1. Изучение динамики движения руды и пульпы в сепараторах позволяет:
- •6.2. Движение частиц в сепараторах с верхним питанием.
- •6.3. Движение частиц в сепараторах с нижним питанием
- •6.4. Уравнение при вертикальном движении частиц.
- •6.6. Быстроходная магнитная сепарация.
- •6.7. Мокрая сепарация сильномагнитного материала.
- •6.7.1. Прямоточный режим
- •6.7.2. Противоточный режим
- •6.7.3. Полупротивоточный режим
- •6.8. Технологические параметры, влияющие на результаты магнитной сепарации.
- •7. Классификация сепараторов, выбор, расчет
- •7.1. Общие закономерности устройства магнитных сепараторов.
- •7.2. Классификация сепараторов по напряженности магнитного поля.
- •7.3. Классификация сепараторов по особенностям среды разделения.
- •7.4. Классификация сепараторов по способу подачи питания в рабочую зону.
- •7.4.1. Сепараторы с верхней подачей.
- •7.4.2. Сепараторы с нижней подачей.
- •7.5. Классификация сепараторов по направлению движения руды и способу удаления продуктов обогащения из рабочей зоны.
- •7.6. Классификация сепараторов по поведению магнитных частиц в магнитном поле.
- •7.6.1. Сепараторы с магнитным перемешиванием.
- •7.6.2. Сепараторы без магнитного перемешивания.
- •7.7.2.3. Производительность сепараторов для мокрой магнитной сепарации.
- •8. Высокоградиентная сепарация. Феррогидростатическая сепарация.
- •8.1. Основы высокоградиентной сепарации.
- •8.1.3. Особенности практического применения высокоградиентных сепараторов.
- •8.2. Основы феррогидростатической сепарации
- •8.2.1. Теоретические основы фгс - сепарации.
- •8.2.2. Материалы, применяемые в фгс – сепарации.
- •8.2.4. Практическое применение фгс – сепарации.
- •8.3. Основные сведения о явлении сверхпроводимости.
- •Единицы измерения и размерность основных величин в системе си.
- •Удельная магнитная восприимчивость минералов.
- •Удельная магнитная восприимчивость слабомагнитных и немагнитных минералов χ, 10-8 [м3/кг]
- •Конструкции магнитных сепараторов различных видов.
- •Технические характеристики магнитных сепараторов.
2.2. Физическая классификация магнетиков
Магнетиками называются все вещества, способные намагничиваться во внешнем магнитном поле, т.е. создавать внутреннее магнитное поле самого вещества. Они подразделяются по своим магнитным свойствам на слабомагнитные и сильномагнитные вещества. К слабомагнитным веществам относятся парамагнетики, к сильномагнитным – ферромагнетики.
Имеется также два обособленных подкласса материалов, выделенных из общего класса ферромагнетиков — антиферромагнетики и ферримагнетики. В обоих случаях эти вещества относятся к классу ферромагнетиков, но обладают особыми свойствами. При низких температурах магнитные поля соседних атомов выстраиваются строго параллельно, но в противоположных направлениях. Антиферромагнетики состоят из атомов одного элемента и, как следствие, их магнитное поле становится равным нулю. Ферримагнетики представляют собой соединение двух и более веществ. Результатом суперпозиции противоположно направленных полей становится макроскопическое магнитное поле, присущее материалу в целом.
Характерные особенности магнетиков приведены в таблице. 2.2.1.
Табл. 2.2.1.
Параметр |
Диамагнетики |
Парамагнетики |
Ферро-магнетики |
Относительная магнитная проницаемость μ |
μ ≤ 1 |
μ ≥ 1 |
μ >>1 |
Зависимость μ от индукции В0 поля, в котором намагничиваются вещества. |
Не зависит |
Не зависит |
Зависит |
Зависимость μ от температуры Т |
Не зависит |
μ = 1+С/Т |
Зависит нелинейно |
Примеры веществ |
Гелий, аргон, золото, цинк, медь, ртуть, вода, стекло, органические вещества. |
Кислород, алюминий, платина, редкоземельные элементы, кислород, титан, тантал, инертные газы, самарий, празеодим. |
Железо, никель, кобальт, гадолиний, магнетит, ферросилиций. |
2.2.1. Диамагнетизм
Диамагнетики – вещества, у которых атомы или молекулы в отсутствие внешнего магнитного поля не имеют магнитных моментов.
В качестве примера рассмотрим атом гелия. Из упрощенной схемы и предположения, что оба электрона гелия обращаются вокруг ядра с одной скоростью, по одинаковым орбитам, но в противоположных направлениях, видно, что орбитальные магнитные моменты равны по модулю и противоположны по знаку и суммарный магнитный момент атома гелия Pm = pm(1) + pm(2) будет равен нулю.
Рис. 2.2.1.1. Магнитный момент атома гелия.
При внесении диамагнитного вещества в магнитное поле в каждом его атоме (молекуле) индуцируется некоторый дополнительный индукционный ток Ii c магнитным моментом Δ Рmi . Вектор Δ Рmi направлен противоположно вектору В0 магнитной индукции внешнего магнитного поля. Суммарное магнитное поле, созданное во всех атомах индукционными токами, является собственным (внутренним) полем. Вектор магнитной индукции внутреннего поля направлен противоположно вектору индукции внешнего намагничивающего поля.
Рис.2.2.1.2. Магнитный момент атома диамагнитного вещества в магнитном поле.
Если воздействие намагничивающего поля прекращается, то проявления диамагнитных свойств исчезают. На возникновение индукционных токов в атомах не влияет тепловое хаотическое движение атомов, поэтому диамагнитные свойства вещества не зависят от температуры.
Диамагнетизм - универсальное свойство всех веществ, однако, так как он является очень слабым эффектом, диамагнитные свойства наблюдаются только у тех веществ, где они не маскируются более сильными магнитными свойствами.