华北理工选矿学教案02磁电选矿-5磁选机及磁性材料.docx

课程名称：磁电选矿第5次讲摘要授课题目（章、节）第二章磁选设备第四节磁选机的磁系第五节软磁性材料的种类及其特性第六节永久磁铁的种类及其特性本讲目的要求及重点难点：【目的要求】通过本讲课程的学习，。【主要内容】1、弱磁场磁选设备的磁系结构参数2、弱磁场磁选设备的磁系设计3、强磁场磁选设备的磁系结构参数4、磁选设备的磁性材料及其特性数5、软磁材料和硬磁材料的磁性特点【重 点】弱磁场磁选设备的磁系设计、铁磁性材料的磁特性【难 点】弱磁场磁选设备的磁系设计内容【本讲课程的引入】本节课主要介绍磁选设备的磁系结构，掌握磁系结构的设计，使磁选设 备的设计力争做到设备结构先进，构造简单，体积小，成本低，工作可靠，选分指标好及处理 量高等。一.研究磁选设备的磁系结构参数的目的 （1）设计磁系（2）深入了解设备详细结构二.弱磁场磁选设备设计的目标和原则一般目标：选矿目标：选别指标高B高一一应考虑的影响因素见P79£高一一应考虑的影响因素见P79Q 高三.开放型磁系和闭合性磁系：开放型磁系磁极在一侧相邻配置且磁极之间没有感应磁介质，磁路气隙长，磁阻大，漏磁多，HgradH低，用于弱磁场磁选设备。闭合性磁系磁极相对配置，或在磁极间装有感应磁介质，磁路气隙短，磁阻小，漏磁少，场强高，多用于强磁设备。四.弱磁设备的开放磁系型式 平面磁系（如带式磁选机） 曲面磁系（如筒式磁选机）塔 型磁系（如磁力脱水槽）§2-4磁选机的磁系本节主要研究开放型磁系场强变化规律的解析表达式一.影响开放型磁系磁场特性的因素 磁极表面的H 极距1 极面宽b和极隙宽a之比磁选测验二一、问答题：（60分）1 .常用软磁材料有那几种？在磁选设备中各做什么用？简述它们的磁特性和在磁选设备中做什么用。它们共同的磁性质是什么？2 .衡量永久磁铁矿特性的基本参数有哪几个？这些参数的高低各说明什么问题？3 .试述都是在哪些情况下需要对矿石或选别产物进行磁性分析（即此分析的作用）？ 二,计算题：（40分）在分选一弱磁筒式磁选机的磁系，己知极距为200 mln,极端面至其排列中心的距离为500 mln。 空间内距极面20 mm处的磁场强度为80KA/m,求此处的磁场力和磁场强度。b/a 磁极或极端面的形状（对曲面磁系）极端面到弧心距离R （曲面的曲率半径）磁极材料二.实验研究表明：沿磁极对称面或磁极间隙对称面上的磁场强度变化可用下式表示式中：II距极面高度为y处的场强 H极面处的场强 C磁场的非均匀系数上式关键在c1. c值求法：当磁极表面按圆柱面排列时当磁极表面平面排列可见C纯粹由磁系的几何形状和尺寸决定2. C的物理意义：C是表示磁场非均匀性的系数；C越大，磁场越不均匀其物理意义推导如下：由求出即故可见C是一点的磁场梯度与场强的比值，其物理意义是单位场强的磁场梯度。三.公式的应用条件1应用由极面H求y处的H,由H反算H（设计时更常见）2应用条件：电磁铁和合金磁铁：极端面弧形厂0.40.61, b/a=L 0L 5陶瓷磁铁：把C修正为C见表6 2和表6 3 （高斯制）磁系的极面宽（b）和极隙宽（a）的比值b/a在极距1 一定的情况下，b/a值对磁系的磁场特性有很大的影响比如：如图三种情况（电磁磁系和合金磁铁磁系）设计时取哪个b/a值好？考虑圆筒或皮带携带矿石由极面沿1方向通过时受到的磁力应当均匀些，以防止磁性矿粒脱落,显然b/a=L2/l的情况较好，H线波动程度较小。对于铁氧体磁系，因其各向异性，侧面磁通少，磁极间隙小些才能达到上述要求。经实验测定湿式磁选机当 时 适宜当 时 适宜当 时 适宜（注：磁块宽6.5,磁极宽是6. 5的倍数）干式磁选机多采用小极面多极磁系，b/a值较大，可达45磁系的极距1一 .磁系磁极的距离1是影响磁场特性的主要因素之一如何影响？设有两个磁系，H相同，但1 一个大一个小，分别测出两个磁系相对应的某一磁极对称面上H 和Ilgradll的变化曲线如图二者比较可见1大时各点H高，但gradH低，HgradH在y很小时较小,随y增大，减小慢1小时各点H低，但gradH高,HgradH在y很小时较大,随y增大，减小快 结论：1小，极表面附近磁场力大，稍远则磁场力下降很多，磁场力作用深度小，适合于薄矿层1大，极表面附近磁场力不大，离极面远些磁场力下降不多，磁场力作用深度大，适合于厚矿 层二 .最适宜的极距1的确定1取值不同，磁选设备的磁场特性不同，则矿粒所受磁力也不同，当1取为合适值时，f是最 大的，即F是最大的，下面即要找出F时的1F与1如何联系？通过不均匀系数C确定合适的1也就是确定合适的C值（1） F= u xHgradH而 H=He-cy同时即视C为变量，求F=F（C）函数的极值点。由另有故据上节内容得（1） y的取值上面给矿选大粒（视为单层矿粒）y=0. 5d+ A下面给矿选细粒（矿层厚h） y=h+ 把（3）的y值代入1=2 得：上面给矿选大粒时下面给矿选细粒时当上面给矿选大块时因误差较大要对公式加以修正，此时磁系得高度，宽度，半径和极数一.磁系次级得高度h （多少块磁块摞合起来？）一般由选别空间得H 反算H （即磁块的B值）退磁曲线上定出工作点，求出 求出 计 算1即为此处的h值但计算出的1 （即h）有时太大或太小，要加以修正。一般掌握h/ =0.7实际的磁极一般h为4-5块磁块摞起来的高度二磁系宽度（即沿圆筒轴向的长度）磁系越宽（轴向长），场强越平稳，且处理能力越高，故宽些好，但过宽会使轴产生较大的下 挠，严重时磁系碰到筒皮而不能工作设计时可参考系列定型产品的尺寸。三.磁系半径（与筒径对应）R=R+A磁系半径R越大，极数就越多，场强就越高，弧形分选带长度增大磁翻作用强，选别指标和处 理能力均有提高。故应尽量采用大筒径。四.极数：n=L/l+l式中L二a为磁系包角（单位弧度）R为极面半径R为圆筒半径为筒外表面至极表面的距离磁系包角磁化轮150360干式筒式磁选机270或360湿式筒式磁选机106128极性排列大块，沿矿粒运动方向同一极性排列，防止磁翻细粒，沿矿粒运动方极性交替排列，产生磁翻弱磁场磁选设备的磁系设计的内容和程序一.设计依据：（1）矿石性质：主要是矿物类型，粒度（2）要求的选别指标：（3）磁块尺寸和退磁曲线二.设计内容和步骤：（一）确定磁选设备的类型：名称？干式还是湿式？电磁还是永磁？（二）确定筒体（或槽体）尺寸（三）y 1 b aa及极数n值的确定：ly=h+ 下面给矿选细粒（一般为湿式）y=0.5d+ 上面给矿选大粒（一般为干式）2 13结合所选用的磁块实际尺寸，同时考虑1二b+a和适宜的b/a值，修正1值，并确定b和a4假设一磁系包角，计算极数n, n取整后再反算（一）II和H的确定1 .通过公式计算（第八章）或由经验估算X，（或EF更简单些）2 .由 F >EF和可导出式中的和C值要查表计算（五）用退磁因子法求磁极的高度h （即磁摞长度1）确定每摞所用磁块数、每极所用的磁块 数和全机所用的磁块总数前言：强磁场磁选设备采用闭合磁系，分选空间位于两磁极相对的间隙内，能够在分选区吸住 磁性矿粒而出了分选区又把磁性矿粒卸下的磁极称为感应磁极（有时称为感应磁介质）与感应 磁极相对的称为原磁极，感应磁极可分为单层的和多层的：整体感应磁极（如盘、辐、锥等）形成单层选分空间，处理能力低。分散感应磁极（如齿板、球、网、丝等）形成多层分选空间，处理能力提高了。本章研究两磁极相对配置所形成的磁场特性和两极的结构参数。平面一单齿磁极对一 .应用：用于盘式强磁场磁选机（盘接边为齿极 电磁铁为平面极）二 .图例：齿为双曲线型1-一极距 齿尖削角三 .磁场特性：沿线：以及的定量描述见P99公式（73）、（76）、（7-7）要求做一般了解。定性描述：尖齿极附近（）最高，最高，即最大距0稍远，急剧下降，至平面极附近四.结构参数1 .极距越小越大但相对应的分选空间隙变窄理论上应小些实际分选时取取值不能过小，因平面极附近很小不起分选作用，而振动槽之上至少要有以使精 尾矿运动时不相互妨碍2 .齿尖削角：改变时也变化，要使大，取合适的=602 （经实验测得图72）3 .齿尖圆弧半径：齿尖为什么做成圆弧状？避免磁饱和尖端磨损造成的自然增大平面或槽形一一多齿极对的参数一.应用：用于感应棍式强磁场磁选机辐表面为多齿极二.图例：此类磁极对可分为四种：1 .平面多齿磁极对2 .平面一多尖齿磁极对3 .槽形一多平齿磁极对4 .槽形一多尖齿磁极对三.磁场特性：1 .平面一多平齿2 .平面一多尖齿二者磁场规律类似：在齿表面最大，故磁场力作用深度为但尖齿比平齿的高得多3 .槽形一多平齿4 .槽形一多尖齿二者磁场分布规律类似：在齿表面最大，在整个气隙中，均不为零姑槽形优于平面。由上面的结论：尖齿可比平齿造成更高的槽形极可比平面极造成更高的四种磁极对，以第四种最高设计实际上上面给矿时多采用平齿，下面给矿时多采用尖齿。四.结构参数1 .平面一多平齿实际得知此时高因为作用深度为过大不仅低且以外不起分选作用连生体中60%时（此时磁场力小）连生体中为3060%时（此时磁场力小）连生体中30%时（此时磁场力大）2 .平面一多尖齿须实验得到此时最大3 .槽形一多平齿4 .槽形一多尖齿多层尖齿板（即齿板介质grooved plates）的参数用于琼斯型强磁场磁选机和SQC型强磁场磁选机一.齿板的安装：板平面应与背景场强方向相垂直，齿沟沿竖直或倾斜方向。齿尖相对二.图例：三.磁场特性：对称面两边磁场分布是对称的齿尖处最大，沿急剧减小，在处齿谷不但磁力很小，且磁力是指向对称面的磁性矿粒的运动轨 迹如图所示四.结构参数（以保证整个间隙都是不均匀磁场）（即每个齿各吸一个矿粒，允许当中有一矿粒通过）（越小，越大，但处理量小且齿谷矿粒易流失）§ 2-5铁磁性材料的磁特性及其分类一 .材料按磁性分类：非磁性材料（具有顺抗磁性的材料）铁磁性材料（包括亚铁磁性材料）；软磁材料/硬性材料重点研究铁磁性材料二 .铁磁性材料的磁特性研究时常把铁磁性材料置于场H。中，改变H。的大小和方向测出材料内部的磁感应强度B 或（M） =f （H）值描出的曲线称为磁化材料的特性曲线。1 .起始磁化曲线：在H由0开始单调增加时所得到的B二f （H）曲线。 曲线特征：陡峭段向下凹段一磁壁移，向上凸段一磁壁跳动；平坦段：磁畴磁矩的转向。 由曲线任一点与原点相连的直线斜率B tga = = 故有人=No 40 H曲线上从=lim §hi。N°H对应于B=f （H）可画出从二/（H）曲线称为起始（相对）磁导率一一在弱电状态下工作时要求从高4m称最大（相对）磁导率在强电状态下工作时要求4m高（对应于由原点向曲线各点引 出的直线的最上边一条）2 .磁滞回线：H在正负方向上往复变化一周时所得到的B二f（H）,闭合曲线（有无数条）在 B饱和情况下最外边的一条主磁滞回线。3 .正常磁化曲线：一系列磁滞回线的顶点连线称为正常磁化曲线（可以复制）4 .退磁曲线：主磁滞回归线在第二象限的部分（常用来表示永久磁铁的特性）软磁材料一.特性：高，He小（即易于磁化也易于退磁）磁滞回线狭长，包围的面积小，因为磁滞回线包围的面积正比于材料磁化退磁一周时所消耗的能量（变热损失掉）故软磁材料反复磁 化时消耗的能量少，适用于反复磁化的场合。二 .常见软磁才料及其应用1 .工程纯铁（电工纯铁）：高，适宜做强磁场机的铁芯，磁轮和磁极头。2 .低碳钢：不太高适宜于做弱磁场设备的铁芯磁导板等。3 .导磁不锈钢：作感应介质（如 板，压延网，钢 等）三 .特性曲线的应用：在磁路计算时经常要由B求H或由H求B方法是1 .对电工纯铁可查P67图54曲线 可用公式5 4或5 5计算2 .对低碳钢：利用公式5 6§ 2-6永久磁铁的种类及其特性B、He都大，磁滞回线粗胖，包围的面积大，不宜反复磁化，一旦磁化后能保持永久磁 性，故硬性材料主要用做永磁体。一.永久磁铁的磁特性：三个参数Br、He和（BH）是衡量永磁铁的基本性能指数。他们可在退 磁曲线上查到其意义为：Br大表示磁性强，产生的磁通多；He大表示磁性足，不易退磁。优 良的永磁铁应当有较大的Br和He.要弄清的问题退磁曲线是怎么得来的，退磁曲线有何 用处，如何在退磁曲线上表示磁铁的B和H。1 .退磁曲线是如何测出的？永磁铁的退磁曲线是在闭路状态下测得的其法如图所示：首先使磁块磁化到饱和，然后减小磁化场，此时B二u。（H。+M）当H。二0时B=°M = B,对应于退磁曲线的B点反向增大IL,则此时B=Uo（-IVM）,可见B<Br当B=0时，Ho=M=Hc对应于曲线的乩点，表示没有剩磁，这样即得到退磁曲线2 .把充磁到饱和的磁铁自闭路充磁机上取下，磁铁的B多大？是否B二？答日：非也。正确答案是,此时的B小于为什么？磁铁取出后成开路，在两端产生NS极，这时磁极在磁铁内部产生退磁场H o因此可见：H小，贝UB大，H大，则B小。H=0时，但这只有在闭路状态或磁铁无限长时才可能，没有实际意义而H=M时，B = 0,此时H相当于H由此可知：开路状态下磁铁本身的退磁场H与闭路磁化时所加反向退磁场作用是等效的，故闭 路时所测得的退磁曲线可在开路状态下使用，只要把H理解为退磁场H即可以了。1 .如何用退磁曲线决定磁铁内部的B和H?与磁铁矿类似退磁场H=NM式中N退磁系数，由磁铁尺寸比m决定，即N=f（m）m=l/（圆柱体 m= 1/d）m越大，N越小，m越小，N越大，因此对具有同样退磁曲线的永久磁铁，当尺寸比m不同时一， N不同，H就不同，B也就不同。由高斯制把 即代入上式换掉m则：BBH/B 二可见：若磁铁尺寸"I/ （用公式513和514）/（可求得N）定出直线 （成为磁铁的工作线）点的纵标即为此时磁铁的B值（称为视在剩余磁感应强度）反过来，若给定磁铁的B值，则可在退磁曲线上求出H值，进而得到由此式求得N,再由N得出m,那末磁铁的尺寸就可确定出来点的位置与磁铁尺寸比一一对应。2 .磁铁表面的剩余磁感应强度上面求出的B是磁铁内部中性面处的，实际上磁通是发散的，如图所示，故磁铁表面的B小于 内部中性面处的Bo磁铁极面的B如何求？只要在上述过程中把退磁因子N修正为N即可(用公式5 15)注：我们并不需要知道退磁场H,而关心磁极表面的B,习惯上又常测极表面的磁场强度，实 际上在高斯制中B二H (在极表面)3 .磁铁的工作点和最大磁能积磁铁的尺寸比确定后，则在退磁曲线上对应一个点，此时称为磁铁的工作点，该点的BH称为 磁铁的磁能积，点的位置不同，所对应的BH就大小不同，其值可在图上用曲线表示，其中点 所对应的B1I为最大值，成为最大磁能积，记为(BH),点为最大磁能积点，若磁铁工作点，则 在气隙中产生的磁能最多，磁铁体积最小，因此在B值能满足要求的情况下，应 使磁铁工作 点在 点，在退磁曲线上找最大磁能积点的方法：(2)对角线法：以B和H为边作矩形，其对角线与退磁曲线的交点是 的近似点。(3)切点法：在事先以绘制出已知数值的最大磁能积曲线群的专用纸上给出磁铁的退磁曲线, 退磁曲线与某一最大磁能积曲线相切，切点即为最大磁能积点。4 .常用永磁铁 合金磁铁铝银钻(LNG)合金彩钻合金车市钻铝合金 特点磁性能好，体积小, 但昂贵常用在无线电技术中陶瓷磁铁(铁氧体磁铁)钢铁氧体 银铁氧体铁氧体磁块特点：(1) H大，B小，退磁曲线平缓，适宜于做成扁平形状。(2)价廉，原料来源广(3)耐腐蚀(4)易碎(5)磁性能受温度影响较大，低温后会老化而降低磁性，须充磁二.永久磁铁在磁选设备中的应用：磁块磁摞磁极磁系磁摞是基础，设计时磁摞的B满足要求即可，否则问题复杂。非磁性材料非导磁不锈钢玻璃钢做筒皮，选箱附：树脂配方：可粘磁块，做筒皮保护层1解释名词：磁场力 磁翻 磁性率2为生么磁选机都采用不均匀磁场？3说明“磁团聚”产生的原因和对选矿过程的影响？4说明在下边的选矿流程中何处应加脱磁器？起什么作用？