第四篇 磁电选矿
主要内容：
磁选技术, ◆ 磁选基本原理
◆ 磁选设备
◆ 磁流体分选技术
◆ 磁选实践
电选技术, ◆ 电选基本原理
◆ 电选机
◆ 电选工业应用
第一章 磁选技术
1.1 磁选基本原理
一、概述
磁选是在不均匀磁场中利用矿物之间的磁性差异而使不
同矿物实现分离的一种选矿方法。磁选法广泛地应用于黑
色金属矿石的分选、有色和稀有金属矿石的精选、重介质
选矿中磁性介质的回收和净化、非金属矿中含铁杂质的脱
除、煤矿中铁物的排除以及垃圾与污水处理等方面。
高梯度磁选机是 20世纪 70年代发展起来的一项磁选工艺，
它能有效回收磁性很弱、粒度很细的磁性矿粒。近年来，
将高梯度技术和超导技术结合起来，又研制出高梯度超导
磁选机。
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。
1.1 磁选基本原理
二,磁选原理
磁场是物质的特殊状态，并显示在载电导体或磁极
的周围。描述磁场
大小和 方向的物理量有磁感应强度 B和磁场强度 H。磁
感应强度与磁场强度间存在如下关系：
B=μ H （ 1-1-1）
当磁介质被置于磁场中时，由于磁场的作用而磁化，
从而在介质内产生磁矩。单位体积内的磁矩称为磁化
强度，是表征磁介质磁化程度的物理量。磁介质中某
点的磁化强度 M与该点的磁感应强度成正比，在国际单
位制中表示为：
M= k B/μ =k H （ 1-l-2）
1.1 磁选基本原理
物质的体积磁化率与其本身密度的比值，称为物质的比
磁化率 (系数 )，即：
χ =κ /δ （ ） (1-1-3）
在磁介质中，磁场中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，在有磁介质的磁场中，
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=μ 0(H+M) （ 1-1-4）
kgm /3
1.1 磁选基本原理
磁选是在磁选设备所提供的非均匀磁场中
进行的。被选矿石进入磁选设备的分选空间
后，受到磁力和机械力的共同作用，沿着不
同的路径运动，对矿浆分别截取，就可得到
不同的产品。
磁性颗粒在磁选机中成功分选的必要条件
是：作用在较强磁性矿石上的磁力 F1必须
大于所有与磁力方向相反的机械力的合力，
同时，作用在较弱磁性颗粒上的磁力 F2必
须小于相应机械力之和。即
F1>F机 1 ； F2 < F机 2
磁选的实质是利用磁力和机械力对不同磁
性颗粒的不同作用而实现的。
1.1 磁选基本原理
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，其位能可用下式求出：
U=- （ 1-1-5）
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，其所占的体积内 HgradH也近
似为常数，则磁力 F磁为：
F磁 ＝ μ0 k V H gradH
20
2v dv????
20
2v dv????
1.1 磁选基本原理
在磁选研究中常用比磁力的概念，它是作用在单位质量
颗粒上的磁力。运用比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= μ0ΧH gradH (1-1-6)
磁场力的定义表明，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。
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。
磁力或比磁力公式均表明，作用在磁选颗粒上的磁力
决定于颗粒的磁性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。
1.1 磁选基本原理
三、矿物的磁性
1,矿物的磁性
磁性可看成是物质内带电粒子运动的结果，是物质
的基本属性之一。自然界中各种物质都具有不同程度
的磁性，大多数物质的磁性都很弱，只有少数物质才
有较强的磁性。就磁性来讲，物质可分为三类：
顺磁性物质
逆磁性物质
铁磁性物质
1.1 磁选基本原理
典型的顺磁性、逆磁性、
铁磁性物质的磁化强度和磁
场强度间的关系，如图所示。
顺磁性物质的上述关系是斜率
为正的直线关系；逆磁性物
质为负斜率直线关系；铁磁
性
物质为一渐近曲线，随磁场强
度增大，物质磁化强度始变
化很快，然后趋于平缓，最
后达到饱和。值得注意的是，
当磁场强度相当小的时候，
磁化强度就趋于饱和值了。
2,磁选中矿物的分类
磁选中矿物磁性的分类不同于物质磁性的物理分类，
通常，按比磁化率大小把所有矿物分成强磁性物、弱磁
性矿物和非磁性矿物,
强磁性矿物比磁化率,磁场强度达
80～ 136 kA/m的弱磁场磁选机
中可以回收。
弱磁性矿物比磁化,
在磁场强度 H=480～ 1840 kA／ m的磁选机中可以选出。
非磁性矿物比磁化率,是目前难以
用磁选法回收的矿物。
534,0 1 0 /m k g? ???
kgm /105.7~1026.1 367 ?? ????
kgm,1026.1 37????
1.1 磁选基本原理
1.1 磁选基本原理
3,强磁性矿物的磁性及其影响因素
磁铁矿是典型的强磁性矿物，又是磁选所处理的主要
矿石。
磁铁矿的磁性特点有,
① 磁铁矿的磁化强度和磁化率很大，存在磁饱和现象，
且在较低的磁场强度下就可以
达到饱和；
② 磁铁矿的磁化强度、磁化率和磁场强度间具有曲线
关系。磁化率随磁场强度变化而
变化。磁铁矿的磁化强度除与矿石性质有关外，还与磁
场强度变化历程有关；
③磁铁矿存在磁滞现象，当它离开磁化场后，仍保留
一定的剩磁；
④磁铁矿的磁性与矿石的形状和粒度有关。
1.1 磁选基本原理
1） 磁铁矿的磁化过程
某矿山磁铁矿的比磁化强度、比磁化率与磁场强度间的
关系如图所示。从磁化曲线 J= f(H)看，当磁场强度 H=0
时，磁铁矿的比磁化强度 J=0。随着磁场强度的提高，磁
铁矿的比磁化强度 J开始缓慢增加，随后迅速增加，接着
又缓慢增加，达到某一特定的值后不再变化，这一特定
的点（ 3）称为磁饱和点，用 Jmax表示。再降低磁场强
度 H，比磁化强度 J随之减小，但并不是沿原来的曲线
（ 0～ 1～ 2～ 3），而是沿高于原来的曲线（ 3～ 4）下降。
当磁场强度降为 0时，比磁化强度 J并没有降到 0，而是保
留一定的数值，这一数值称为剩磁，用 Jr表示。这种现
象称为磁滞现象。如要消除剩磁 Jr，需要对磁铁矿施加
一个反方向的退磁场。消除剩磁 Jr所施加的退磁场强度
称为矫顽力，用 Hc表示。
1.1 磁选基本原理
1.1 磁选基本原理
2） 磁铁矿的磁化本质
磁铁矿的磁化本质，可以用磁畴理论解释。从磁畴在
磁化过程中的变化规律看，在磁化前期，以磁畴壁移动
为主，后期以磁畴转动为主。磁畴壁移动所需的能量较
小，磁畴转动所需的能量较大。
1.1 磁选基本原理
3）颗粒性质对磁性的影响
除了磁场强度对矿物磁性的影响外，
颗粒的形状、颗粒的粒度、强磁性矿物的
含量和矿物的氧化程度等对磁性也有影响。
1.1 磁选基本原理
? A 颗粒形状的影响
? 组成相同、含量
相同而形状不同的磁铁
矿的比磁化强度、比磁
化率与磁场强度的关系。
? 不同形状的矿粒，
在相同的磁场中被磁化
时显示的磁性不同。
1.1 磁选基本原理
? 将一个形状为椭圆形的
磁铁矿石放人磁场强度
为 H 。的均匀磁场中，
则在磁铁矿石两端产生
感应磁极，这个感应磁
极与外加磁场方向相反，
由于它的出现，便削弱
了矿粒内部的磁场强度。
1.1 磁选基本原理
? 称这个感应磁场为退磁场，退磁场强度以 H 退表示。
因此，实际作用在矿粒上的有效磁场强度 H 有效为：
式中,N 是和矿粒形状有关的比例系数，称为退磁因子
或退磁系数。
尺寸比 1m
s?
? 随尺寸比 m 增加，退磁因子逐渐减小。当尺
寸比 很小时，物体形状对退磁因子影响很大，
而当尺寸比大于 10 时，物体的几何形状对退
磁因子的影响基本没有。尺寸比小，导致矿粒
内的退磁场强度增大，使实际作用在矿粒内的
磁场强度减小，客观上造成了矿粒比磁化强度
和比磁化率的减小。而尺寸比达 10 以上时，
矿粒的退磁因子已很小，此时矿粒内部的退磁
场强度便可忽略不计，可近似认为矿粒内部的
磁场强就是外磁场的强度。
1.1 磁选基本原理
1.1 磁选基本原理
B 颗粒粒度的影响
磁铁矿的比磁化率、
矫顽力与其粒度的关系
如图所示。随粒度的减
小，矿粒的比磁化率也
随之变小，矫顽力随之
增大。
C 矿物氧化程度的影响
磁铁矿在矿床中经长期
氧化以后，局部或全部
变成假象赤铁矿。随着
磁铁矿氧化程度的增加，
磁性减弱，比磁化率显
著减小。
D 强磁性矿物含量的影响
磁铁矿与脉石矿物的连生
体，在生产过程中极容易混入
磁性精矿中，影 响精矿的质量。
连生体的磁性与连生体的结构、
磁畴强度和分选介质有关。
连生体的比磁化系数与其
中磁铁矿含量的关系如图 3－ 1
－ 8所示。
1.1 磁选基本原理
1.1 磁选基本原理
4．弱磁性矿物的磁性及其影响因素
与强磁性矿物相比，弱磁性矿物的磁性有明显的不同：
①比磁化率小；
②比磁化率大小只与矿物组成有关，与磁场强度及矿物本
身的形状、粒度等因素无关；
③弱磁性矿物没有磁饱和现象和磁滞现象，它的磁化强度
与磁场强度间为直线关系；
④若弱磁性矿物中混入强磁性矿物，即使量少也会对磁特
性产生较大的影响。
由弱磁性的矿物与非磁性矿物构成的连生体，其比磁化率
大致与弱磁性矿物的含量成
正比，连生体的比磁化率等于各矿物比磁化率的加权平均值。
对于弱磁性铁矿物，可以通过磁化焙烧的方法人为地提高
它们的磁性。
1.2 磁选设备
一、概述
磁选机的结构多种多样，分类方法也比较多。通
常根据以下特征来分类。
（ 1）根据承载介质的不同，磁选机可分成干式和
湿式两种：
（ 2）根据磁选机磁场强度的高低，磁选机分成弱
磁场磁选机和强磁场磁选机两大类：
①弱磁场磁选机。
②强磁场磁选机。
（ 3）根据磁性矿粒在磁场中的行为特征可分为：
①有磁翻转作用的磁选机。
②无磁翻转作用的磁选机。
1.2 磁选设备
（ 4）根据给入物料的运动方向和从分选区排出分选产品
的方法可分为：
①顺流型磁选机。被选物料和非磁性矿粒的运动
方向相同，而磁性矿粒偏离此运动方向。
②逆流型磁选机。被选物料和非磁性矿粒的运动
方向相同，而磁性产品的运动方向与此方向相反。
③半逆流型磁选机。被选物料从下方给入，而磁
性矿粒和非磁性矿粒的运动方向相反。
（ 5）根据排出磁性产品的结构特征可分为：
圆筒式、圆锥式、带式、辊式、盘式和环式
1.2 磁选设备
（ 6）根据磁场类型可分为：
①恒定磁场磁选机；②旋转磁场磁选机；③交
变磁场磁选机；
④脉动磁场磁选机
（ 7）根据产生磁场的方法，磁选机又可分为：
永磁型磁选机、电磁型磁选机、超导型磁选机
等。用于分选
弱磁性矿石的磁选机
一般采用电磁磁系，分选强磁性矿石的磁选机大都采
用永磁磁系。
1.2 磁选设备
二、磁选机常用磁性材料及其特性
在各种磁性材料中，最重要的是以铁为代表
的铁磁性材料，钴、镍、钇等也具有铁磁性。
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。
1.2 磁选设备
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。
1.2 磁选设备
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，
见图 3－ 2－ 2。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。
1.2 磁选设备
3）正常磁化曲线
磁场 H的循环范围逐渐缩小，
所得一系列磁滞回线的顶端的轨
迹就是正常磁化曲线，见图。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。
1.2 磁选设备
从上述三种 B=f（ H）曲线及 =f（ H）曲线可以知道，
材料的饱和磁感应强度、剩余磁感应强度、矫顽力及相
对磁导率等，它们是标志磁性材料的磁特性参数。
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。
含有稀土元素的永磁材料，其磁性能要比铁氧体和常
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。
1.2 磁选设备
三、磁选机的磁系
磁选机中产生磁场的磁源叫磁系。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面磁系和平面磁系两种。
根据磁场的基本特性可知，开放磁系磁场中任意一点（ x，
y）的磁场强度为：
xle cyx ?s in0 ???? xle cyy ?c o s0 ????
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。强磁场磁选设备中的闭合磁系如图所
示。
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。
1.2 磁选设备
1.2 磁选设备
四、弱磁选设备
1,干式弱磁场磁选机
1）除铁器
除铁器主要用来从料流中除去夹杂的铁块或铁屑，
有电磁和永磁两种。
1.2 磁选设备
2）磁滑轮
磁滑轮，又称磁力滚筒，有电磁和永磁两种。永磁
滑轮结构简单，不耗电能，工作可靠，易于维修，应
用较广。
磁滑轮主要由锶铁氧体组成磁包角 3600的多极磁系，
套在磁系外面的由非导磁材料制成的旋转圆筒组成，
如图所示。
1.2 磁选设备
3)筒式磁选机
筒式磁选机主要由永磁固定磁系、给料机构、排料机构、传动机构
和机架等部件组成。 CTG 型磁选机结构如图所示。
磁选机有单筒和双筒两种。单筒机分选带长度可通过挡板位置调整，
双筒机可通过调整磁系偏角来适应不同分选流程的需要。
CTG— 69／ 5型磁选机的磁场特性如图所示。
1.2 磁选设备
2,湿式弱磁场磁选机
1) 永磁筒式磁选机
永磁筒式磁选机广泛用于磁铁矿分选、磁性加重介质
回收及为湿式强磁选给矿作准备。
永磁筒式磁选机由圆筒、磁系、分选槽及给料、排
料和溢流机构成。磁系排列和磁极数量对分选结构有决
定性影响。筒径小的磁选机一般用 5极，大筒径磁选机常
用 7极磁系，极性沿周边方向交变，沿轴向极性相同；磁
系包角 1060～ 1350。采用铁氧体永磁体，在给定的特殊
磁场分布条件下能产生最高的磁场强度。在磁场中工作
的槽体用奥氏体不锈钢制造，并用合成材料衬里防止磨
损。
1.2 磁选设备
根据磁选机槽体结构形式的不同，湿式圆筒磁选机有
三种槽体结构形式：顺流式、逆流式和半逆流式，如图
所示。
1.2 磁选设备
国产永磁筒式磁选机的型号有 CTS、
CTN和 CTB。
(1) CTS永磁筒式磁选机
这种磁选机的槽体结构为顺流型
（见图）。磁选机的给矿方向与圆筒的
旋转方向或磁性产品的移动方向一致。
矿浆由给矿箱直接进人到圆筒的磁系下
方，非磁性矿粒和磁性很弱的矿粒由圆
筒下方的两板之间的间隙排出。磁性矿
粒被吸在圆筒表面上，随圆筒一起旋转，
到磁系边缘的低磁场区排出。
顺流型磁选机常用于处理粒级为 5
mm以下较粗的磁性矿粒的粗选，运转
可靠性高，功耗低，但无法获得最大回
收率和最佳精矿质量。
1.2 磁选设备
(2) CTN永磁筒式磁选机
这种磁选机的槽体结构为
逆流型（见图）。磁选机的 给
矿方向与圆筒的旋转方向或磁
性产品的移动方向相反。
矿浆由给矿箱直接进人到
圆筒的磁系下方，非磁性矿粒
和磁性很弱的矿粒经过全部磁
力区由磁系左边缘下方的底板
上的尾矿孔排出，尾矿损失低，
回收率高。磁性矿粒逆着给矿
方向移动到精矿排出端，排入
到精矿槽中，但由于精矿排出
端距给矿口很近，精选作用差，
精矿品位低。
1.2 磁选设备
2) 辅助磁力设备
(1) 磁力脱泥槽
磁力脱泥槽又叫磁力脱水槽。它是一种重力和磁力联合
作用的分选设备，广泛用在磁选工艺中，用来脱去矿泥和细
粒脉石，也作为过滤前的浓缩设备。在磁力脱泥槽中，矿粒
在分选区受到的力主要有：重力、磁力和水流作用力。重力
的作用是使矿粒沉降，磁性矿粒在磁场中受到磁力，方向垂
直于等磁场强度线，指向磁场强度高 的方向，磁力可以加速
磁性矿粒向下沉降并吸附在磁系表面周围，而上升水流的作
用是阻止非磁性的细粒脉石和矿泥的沉降，并使它们顺 上升
水流进人溢流中，从而与磁性矿拉分开，同时上升水流作用
也可 以使磁性矿粒呈松散状态，把夹杂在其中的脉石冲洗出
来，提高精矿品位。
1.2 磁选设备
1.2 磁选设备
(2)预磁器
为了提高磁力脱泥槽的分选效果，
在入选前将矿粒进行预先磁化，使
矿浆经过一段磁化磁场的作用，细
粒强磁性物料被磁化凝聚成较大的
磁团粒，这种磁团粒在离开磁场后，
由于矿粒具有剩磁和较大的矫顽力，
仍能保持下来。
磁团粒的沉降速度要比非磁性颗
粒快，有利于后续的磁力脱泥等作
业。预磁器大都为永磁体。预磁器
常见的有,∏”形和,O”形两种。
1.2 磁选设备
(3) 脱磁器
为使强磁性团粒分散需要通过脱磁器脱磁。常用的脱磁
器结构如图所示，它是套在非磁性 材料管上的塔形线圈，
并通过交流电来工作。
当铁磁性团粒通过一个磁场强度由大变小 的交变磁场时，
磁团粒被多次反复磁化，使磁 性颗粒的磁能积一次比一次
小，最后失去剩磁。 脱磁过程见图所示。
1.2 磁选设备
五、强磁选设备
1.干式强磁场磁选
干式强磁选机有感应辊式、盘
式、筒式和永磁辊式四类。
1) 感应辊式磁选机
这是一种应用最广的干式强磁
选机。图为三段感应辊式磁选机
的工作原理图。由电磁系统、分选
系统和传动系统组成，为了减少
涡流发热和传动功率，辊子用薄的
导磁钢片和非磁性圆片交替叠成。
1.2 磁选设备
分选过程是：在相邻原磁极的作用下，磁辊
表面感生出与相邻磁极极性相反的磁场，并在磁
辊齿尖上产生方向指向磁辊的高的磁场梯度。当
欲选物料落到感应辊表面时，磁性物料被辊吸住，
随着辊转离磁场后落到接料槽中，非磁性物料沿
重力和离心力的合力方向排出。
1.2 磁选设备
2)盘式 磁选机
盘式磁选机有单盘、双盘和三盘三种,双盘磁选机主
要由给料斗、永磁分矿筒、偏心振动给矿盘、磁盘传动
装置、电磁系统和机架等部件组成。分选 原理（如图）。
1.2 磁选设备
2,湿式强磁选机
1)湿式感应辊式强磁选机
CS— 1型电磁感应辊式强磁选机是我国研制的双辊湿
式强磁选机，目前已成功地用于锰矿石和铁矿石生产。
1.2 磁选设备
2)琼斯型湿式强磁选机
琼斯型强磁选机的
类型很多，但是基本结
构相同，如图所示。由
磁导体、密封罩保护的
励磁线圈、装有分选箱
的转环、给矿和给水装
置、精矿的清洗和高压
冲洗机构、排矿机构和
传动机构组成分选过程。
1.2 磁选设备
六、高梯度与超导磁选设备
1,高梯度磁选机
高梯度磁选机是在上述强磁选机的基础上发展起来的，
它的特点是：均匀的背景磁场，细丝状铁磁性磁介质及均
匀的料浆流速场。
均匀的磁场在充填了磁介质后，产生非均匀磁场。常用
的磁介质有导磁不锈钢毛、纤维、细丝、细线、编织网、
细拉伸板网等。
由于磁介质半径很小，形成的磁场梯度比琼斯型磁选机
的磁场梯度（ 2× 103 T／ m）高 l～ 2个数量级，达到了 103
T／ m。从而使磁场力提高 10～ 100倍。而由于磁饱和极限，
通过提高磁场强度只能使磁场力提高 2～ 3倍。大的磁场力
HgradH为磁性颗粒提供了强大的磁力来克服流体阻力和重
力，使分选的粒度下限可降到 lμm。
1.2 磁选设备
根据分离的持续性和连续性，
高梯度磁选机可分为周期式和连
续式两种。
1) 周期式高梯度磁选机
分选过程：各种工作分给矿、
漂洗和冲洗三个阶段，工作可按
程序自动进行。磁体给磁，矿浆
从下端进人分选罐，磁性颗粒被
吸附在磁介质上，非磁性颗粒则
从上端排出。一段时间后，给料
结束，给人同样流速的清洗水，
洗出残留在磁介质中的非磁性颗
粒。最后，磁体退磁，用高压水
冲洗出磁性颗粒。完成一个生产
周期约需 10~15 min。
1.2 磁选设备
2) 连续式高梯度磁选机
A 萨拉（ Sala）型连续式平环型高
梯度磁选机
萨拉型连续式平环型高梯度磁选机
的结构如图 6所示。它主要由分选环、马
鞍形螺线管线圈、铠装螺线管铁壳以及装铁磁性介质的分选箱等部分组成。
分选过程：矿浆由上导磁体的长孔
流到处在磁化区的分选室中，弱磁性颗
粒被吸附到磁化了的聚磁介质上，非磁
性颗粒随矿浆流通过介质的间隙流到分
选室底部排出成为尾矿，被吸附的弱磁
性颗粒随分选环转动，进人磁化区域的清洗段，进一步清洗掉非磁性颗粒，接
着，转离磁化区，弱磁性颗粒在冲洗水的作用下，成为精矿。
1.2 磁选设备
B VMS型磁选机
VMS型磁选机的结构如图所示。
该机磁系是一个变形螺线管磁体。
装有棒形磁介质的立环穿过下铁轭
在螺线管磁场中沿反时针运动。矿
浆由给料斗通过上铁轭给入立环，
磁性物被磁化圆棒吸住，非磁性物
通过下铁轭排出。立环离开磁场后，
磁性物从磁介质中洗出。
VMS型磁选机被主要用于锰矿和
铁矿的分选。
1.2 磁选设备
2.超导磁选机
磁选机的主要磁性材料 —— 铁磁性物质受磁饱和现象和线圈温
度 的限制，最大磁场强度通常不超过 1600 kA/m。要突破这一极限，
只有把磁性材料由铁磁体改为超导体。
某些物质在温度降至绝对零度时，电阻突然消失，这种现象称为
超导电现象，具有超导电现象的物质称为超导体。
超导磁选机的结构大致可分为三个系统：超导磁系、制冷系统
和分选系统。以超导磁体作磁源的磁选机和常导磁选机相比有以下
突出优点：①高场强，用 Nb— Ti超导材料做的磁体其磁场强度可达
到 5T；②体积小且重量轻；③能耗低，比常导磁体节能 90
％；④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）。
1.2 磁选设备
A 开梯度超导磁选机
德国研制的 DESCOS型筒
式磁选机已作为商品向市场推
出。由三部分组成：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,Nb— Ti
线制成的低温超导线圈近似椭
圆形，固定在铁支架的凹槽内，
如图所示。该机用于非磁性产
品如铝矾土、萤石、磷灰石等
的提纯。
1.2 磁选设备
B 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
有串罐往复式磁选机、快速开关式超导高梯度磁选机等。
如图所示，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。
1.2 磁选设备
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。
1.3 磁流体分选技术
磁流体选矿是一项选矿新技术，它分为磁流体静力分选和磁流体动
力分选两种。
1,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
磁流体静力选矿的工作介质，是一种顺磁性的液体。对它有三项基
本要求。
磁流体一般有三类：
①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。
②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。
③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。
1.3 磁流体分选技术
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 Z,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。
1.3 磁流体分选技术
① 矿粒在 y轴方向垂直运动
设 δ,ρ个分别代表矿粒和磁流体的密度,χ,χ0分别代
表矿粒和溶液的比磁化率,ΔV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（ δΔV g）、介质浮力（ ρΔV g）、
磁场力 χΔVH（ ?H/?y ）和磁浮力 χ0ΔVH（ ?H/?y ）的共同
作用下处于静力平衡状态：
δΔV g - ρΔV g + χΔVH（ ?H/?y ） - χ0ΔVH ?H/?y ） =0
1.3 磁流体分选技术
上边两式同除以矿粒体积 ΔV，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动，从而实现
不同性质矿粒的分离。
Cyg ???????? ?? ??
0
0)()( 0 ???????? yg ????
1.3 磁流体分选技术
② 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-fx＞ 0，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。
1.3 磁流体分选技术
③ 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。
2,磁流体动力选矿
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。
1.3 磁流体分选技术
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,00 ???
?????
?
???????? BJ
yVyVVgVg ????
BJyVVgf ????????? 0??
1.3 磁流体分选技术
工作介质的视在密度为：
3 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 3－ 2－ 40所示。它是利用一对永久磁极产生一个强度
为 220～ 260 kA/m磁场，磁极夹角为 300，磁极的对称轴线与
垂直线成 150。
)(
0'
VgBJgy ???
???
??
?
??
1.3 磁流体分选技术
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。图 3－ 2－ 41是其中的一种。
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 2／ 3，降低生产成本 6％,
1.3 磁流体分选技术
1.4 磁选实践
一、铁矿石的磁选
我国已探明的主要铁矿床可划分为 9大类。
鞍山式铁矿是我国最重要的铁矿床，占总储量的 50％左右。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。
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。
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（赤铁矿一磁铁矿
混合矿石、含钛磁铁矿石、含铜磁铁矿石）等。
1.4 磁选实践
1） 磁铁矿石磁选
磁铁矿石属高中温热液接触交
代矿床的矿石，这种矿石最有效的
选矿方法是磁选，典型的分选流程
如所示。其分选工艺多配有一段或
二段干式磁选分选中碎或细碎产品，
作为分选前的准备作业。
干式磁选主要是排出粗粒尾矿和
获得进一步进行深选的产品。对进
一步深选产品经二段或三段细磨，
再进行二段或三段湿式磁选，得最
终精矿产品。
1.4 磁选实践
2）弱磁性铁矿物的磁化焙烧与弱磁选
由于赤铁矿、褐铁矿、菱铁矿、黄铁矿
等矿物的磁性较低，用弱磁选无法回收，但
可以利用磁化焙烧的方法将它们变成强磁性
铁矿物（磁铁矿或 γ -赤铁矿），然后利用
弱磁选的方法回收。
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。根据矿
石不同，化学反应不同。磁化焙烧按其原理
可分为还原焙烧、中性焙烧和氧化焙烧等。
焙烧磁化产物一般用弱磁选的方法进行
分选。典型的（洒钢选矿厂）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。
1.4 磁选实践
二、锰矿石的磁选
我国的锰矿石储量居世界第四
位。
我国碳酸锰矿多，约占锰矿总
量的 57％。目前，锰矿选矿方法有
重选、重介质一强磁选、焙烧一强
磁选、单一强磁选、浮选以及多种
方法联合等。
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 3-3-7是湖南桃江锰矿强磁选流
程。
1.4 磁选实践
三、有色和稀有金属矿石的磁选
1.钨粗精矿的精选
黑钨矿的主要选矿方法是重
选，粗、中粒用跳汰机，细粒用
摇床。在重选过程中，一些密度
较高的矿物，如锡石、白钨矿和
大多数的硫化矿，都伴随黑钨矿
一道进人粗精矿中。因此，需要
精选以提高钨精矿的品位，同时
回收各种副产品。
黑钨矿属于弱磁性矿物，而
锡石、白钨矿是非磁性矿物，因
此，利用磁选法可将它们分开。
图 是我国某钨矿精炼厂钨粗精矿
磁选精选流程。
1.4 磁选实践
四、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。下面以高岭土为例加以说明。高岭土也称瓷土，它的主要成分是
高岭石矿物，一种含水铝硅酸盐（ Al2O3SiO2·2H 2O），主要用于造纸工
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 0.5％～ 3％。为了脱除影响白度的含铁成
分，可采用高梯度磁选法来实现。
1.4 磁选实践
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
100μ m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。
第二章 电选技术
2.1 电选的基本原理
电选是利用各种矿物及物料电性质不同而进行分选的
一种物理选矿方法。
电选的内容很广泛，包括电选、摩擦带电分选、介电
分选、高梯度电选、电除尘诸方面。
电选主要用于各种矿物及物料的精选。电选前，大多
先经重选或其他选矿方法粗选后得出粗精矿，然后采用单
一电选或电选与磁选配合，得出最终精矿。
电选的有效处理粒度通常为 0.1～ 2mm，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。
2.1 电选的基本原理
目前电选广泛用于下列诸方面：
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 。
2.1 电选的基本原理
二、矿物的电性质
矿物的电性质是电选的依据。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，它们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主为 lmm时所测定出的欧姆数值。根据
所测出各种矿物的电阻值，常将矿物分成导体、非导体和中等导体三种
类型。
电选中的导体与非导体的概念与物理学中的导体、半导体和绝缘体
是有很大差别的。
电选中的导体矿物是指在电场中吸附电子后，电子能在矿粒上自由
移动，或在高压静电场中受到电极感应后，能产生正负电荷，这种正负
电荷也能自由移动。非导体则相反，它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。
当用电选分选导体和非导体时，两者电阻值悬殊愈大，则愈容易分
选。
2.1 电选的基本原理
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 ε 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 ε 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。
2.1 电选的基本原理
3．比导电度
测定装置如图所示，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。
2.1 电选的基本原理
三、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,传导带电
传导带电方法是最简单的方法。在静电场中，矿粒与带电电极直
接接触，由于矿粒本身的电性质不同，与带电电极接触后所表现出
的行为也明显不同。图 3－ 4－ 2 表示导体与非导体与带电电极接触
后的行为。
2.1 电选的基本原理
2．感应电极
感应带电与传导带电显然不同，感应带电是矿粒并不
与带电电极接触，完全靠感应的方法而带电，如图 3－ 4
－ 3所示。
2.1 电选的基本原理
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。电
晕带电在整个电选发展史上起了
很重大的作用，使电选效率大大
提高。其带电过程如图 3－ 4— 4
所示。
2.1 电选的基本原理
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。采用复合
电极是鼓筒式电选机发展史上的一个大进展。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，图为两种电极结构示意图。
电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。
2.1 电选的基本原理
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。
2.1 电选的基本原理
四,电选过程的理论
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 3－ 4— 6。
e n te n tErQ t ?? ????? ???? 1)2121( 2
2.1 电选的基本原理
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：
2
2
2 r
QF R?
2.1 电选的基本原理
3）机械力
矿粒在鼓筒上受到的离心力为：
重力为：
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：
R
vmF 2?
离
mgF ?重
?co s21 mgFFF ???离
|co s|21 ?mgFFF ??? 离
21|co s| FFmgF ??? ?离
2.2 电选机
一、概述
电选设备有许多类型，其分类方法各不相同，常见的有
以下几种。
按矿物带电方式，电选机分为：传导带电电选机、摩擦
电选机、介电分选机、热电粘附电选机。
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。
目前普遍采用的是以结构特征为主，结合其他特性的分
类方法。
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。目前国内生产的几乎全是复合电场的鼓筒
式电选机，因此下面主要介绍复合电场电选机。
2.2电选机
1,DXJ型高压电选机
DXJΦ320 X 900型高压电选机结构如
图 3－ 5－ 1所示。鼓筒直径为 320mm，由无
缝钢管加工而成，鼓筒可以用电加热器加
温至 50～ 80℃,鼓筒转速用直流马达无级
变速并能显示。
电极采用栅状弧形电极，有 1根静电
电极,3～ 5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。给矿装置由
给矿斗、闸门、给矿辊、电磁振动给矿器
等组成。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。
2.2 电选机
2.YD型鼓筒式电选机
YD— 4型鼓筒式电选机的结构如图 3－ 5－ 2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。其电晕结构如图所示。
2.2电选机
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。
2.2 电选机
三、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，它们的分选原理图
分别见图。
2.2电选机
2,溜板式电选机
图 3－ 5－ 8所示为澳大利亚研
制的溜板式电选机。接地板为一溜
板，在溜板上安装有一椭圆形高压
静电极，此电极为固定式，位置可
调。
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。
2.2 电选机
2.2电选机
2.2 电选机
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粒产生的电场力
为：
当 ε m＞ ε L时,F＞ 0，电极吸引矿粒；当 ε m＜ ε L时,F＜ 0，
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。
E g r a d ErF
Lm
LmL
??
???
2
3
?
??
2.2电选机
1) 鼓筒式介电分选机
鼓筒式介电分选机结构如图 3－ 5－ 10所
示。鼓筒 2／ 3浸入介电液体中，在鼓筒上安
装有很多细丝，与之对应的为一筛板网，通
电后在鼓筒与筛板间形成非均匀电场。
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，
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。该机分选效果很好，
但生产能力低。
2.2电选机
2）高梯度电选机
高梯度磁选机采用介电体纤维
在电场中被极化而产生极化力，以
提高电场梯度，进而提高对矿粒的
电场力，电场力计算式同式 。
图 3－ 5－ 11为周期式高梯度电
选机结构简图。分选罐中装有绝缘
的介电液体，罐中所用介电体为玻
璃纤维、球或棒形钛酸盐,陶瓷
纤维等。
2.2电选机
分选过程：两极板接通电源后，介电体纤维被极化，
两端出现了正负电荷，形成梯度很高的单元电场，从而
产生很大的电场力，捕集矿粒，而捕集的矿粒所产生的
聚电效应又建立了新的捕集点。
研究表明，电场力可超过重力的 50～ 150倍。只要中
断电源，被捕集在纤维或球体表面的矿粒能立即冲洗掉。
此种设备已发展成为连续式高梯度电选机，处理粒
度可达微米级，甚至可处理胶体粒子。此种设备已在石
油精炼、金属和植物油工业上得到应用，在选矿、化工、
废物处理等方面也有广泛的应用前途。
2.3 电选工业应用
一、黑色金属矿物的电选
铁矿的电选局限于铁矿的精选。
国内尚无电选铁精矿的实例，国外
用电选降低铁精矿中 SO2和磷矿物含
量，提高铁精矿品位。
1 降低 SiO2含量，提高铁精矿
品位
最典型的是加拿大瓦布什选矿
厂的铁矿石电选。原矿（赤铁矿）
经破碎、磨矿，粒度小于 0.56mm后
重选。重选所得铁精矿进行干燥后，
进行电选，最终铁精矿杂质很低，
称之为超纯铁精矿。所用电选机为
美国卡普科型高压电选机。工艺流
程见图。
2.3 电选工业应用
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，其流
程见图 3－ 6－ 2。
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％。
2.3 电选工业应用
二、有色和稀有金属矿物的电选
1.白钨矿与锡石的分离
有色和稀有金属矿的电选，最典型的例子是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，锡石的介电常数
大，为 24～ 27F/m，白钨矿的介电常数小，仅为 5～ 6F/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最有效的方法。
2.钛铁矿、金红石的电选
钛铁矿、金红石的粗精矿绝大多数来自海滨砂矿及陆地砂矿，次之
为原生矿。在砂矿粗精矿中，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。按电性质，可将
这些矿物分成：
导体矿物 —— 磁铁矿、钛铁矿、金红石、褐铁矿、白钛矿等。
非导体矿物 —— 锆石、独居石、石英、电气石、石榴石、绿帘石、
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。
2.3 电选工业应用
3,脉矿中钛铁矿的
精选
攀枝花选钛厂处
理的是选铁车间的磁
选尾矿（磁选流程见
图），其中含有钛铁
矿、磁铁矿、硫化矿、
钛辉矿、斜长石等，
粒度为 0.04～ 0.4mm。
2.3 电选工业应用
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。
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，
在静电场的作用下飞离滚筒表面，从而实现了煤与其它矿物
质的的分离。
若应用摩擦带电的方式，由于煤与黄铁矿及其它矿物质
的电性差异，因而带上相反极性的电荷，然后在静电场中即
可分离。
2.3 电选工业应用
四、影响电选的因素
影响电选的因素很多，可概括为两大类，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
电极结构指的是电晕电极根数、位置和偏极的大小
等。一般来说，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。
2.3 电选工业应用
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 0,1s，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。
2.3 电选工业应用
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 0.1～ 2mm，现在分选粒
度下限已降到 20～ 30μ m。
2）物料的加温
矿粒含有水分时，会使非导体矿物的导电性提高，容易混进导体产
品中，严重影响分选效果。为此，预先加热是非常重要的。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
表面处理是指采用各种药剂对矿物表面进行处理，以改善电选效果。
表面处理包括两方面,一是表面污染物的清理，二是用药剂对矿粒进行
表面改性。
主要内容：
磁选技术, ◆ 磁选基本原理
◆ 磁选设备
◆ 磁流体分选技术
◆ 磁选实践
电选技术, ◆ 电选基本原理
◆ 电选机
◆ 电选工业应用
第一章 磁选技术
1.1 磁选基本原理
一、概述
磁选是在不均匀磁场中利用矿物之间的磁性差异而使不
同矿物实现分离的一种选矿方法。磁选法广泛地应用于黑
色金属矿石的分选、有色和稀有金属矿石的精选、重介质
选矿中磁性介质的回收和净化、非金属矿中含铁杂质的脱
除、煤矿中铁物的排除以及垃圾与污水处理等方面。
高梯度磁选机是 20世纪 70年代发展起来的一项磁选工艺，
它能有效回收磁性很弱、粒度很细的磁性矿粒。近年来，
将高梯度技术和超导技术结合起来，又研制出高梯度超导
磁选机。
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。
1.1 磁选基本原理
二,磁选原理
磁场是物质的特殊状态，并显示在载电导体或磁极
的周围。描述磁场
大小和 方向的物理量有磁感应强度 B和磁场强度 H。磁
感应强度与磁场强度间存在如下关系：
B=μ H （ 1-1-1）
当磁介质被置于磁场中时，由于磁场的作用而磁化，
从而在介质内产生磁矩。单位体积内的磁矩称为磁化
强度，是表征磁介质磁化程度的物理量。磁介质中某
点的磁化强度 M与该点的磁感应强度成正比，在国际单
位制中表示为：
M= k B/μ =k H （ 1-l-2）
1.1 磁选基本原理
物质的体积磁化率与其本身密度的比值，称为物质的比
磁化率 (系数 )，即：
χ =κ /δ （ ） (1-1-3）
在磁介质中，磁场中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，在有磁介质的磁场中，
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=μ 0(H+M) （ 1-1-4）
kgm /3
1.1 磁选基本原理
磁选是在磁选设备所提供的非均匀磁场中
进行的。被选矿石进入磁选设备的分选空间
后，受到磁力和机械力的共同作用，沿着不
同的路径运动，对矿浆分别截取，就可得到
不同的产品。
磁性颗粒在磁选机中成功分选的必要条件
是：作用在较强磁性矿石上的磁力 F1必须
大于所有与磁力方向相反的机械力的合力，
同时，作用在较弱磁性颗粒上的磁力 F2必
须小于相应机械力之和。即
F1>F机 1 ； F2 < F机 2
磁选的实质是利用磁力和机械力对不同磁
性颗粒的不同作用而实现的。
1.1 磁选基本原理
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，其位能可用下式求出：
U=- （ 1-1-5）
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，其所占的体积内 HgradH也近
似为常数，则磁力 F磁为：
F磁 ＝ μ0 k V H gradH
20
2v dv????
20
2v dv????
1.1 磁选基本原理
在磁选研究中常用比磁力的概念，它是作用在单位质量
颗粒上的磁力。运用比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= μ0ΧH gradH (1-1-6)
磁场力的定义表明，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。
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。
磁力或比磁力公式均表明，作用在磁选颗粒上的磁力
决定于颗粒的磁性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。
1.1 磁选基本原理
三、矿物的磁性
1,矿物的磁性
磁性可看成是物质内带电粒子运动的结果，是物质
的基本属性之一。自然界中各种物质都具有不同程度
的磁性，大多数物质的磁性都很弱，只有少数物质才
有较强的磁性。就磁性来讲，物质可分为三类：
顺磁性物质
逆磁性物质
铁磁性物质
1.1 磁选基本原理
典型的顺磁性、逆磁性、
铁磁性物质的磁化强度和磁
场强度间的关系，如图所示。
顺磁性物质的上述关系是斜率
为正的直线关系；逆磁性物
质为负斜率直线关系；铁磁
性
物质为一渐近曲线，随磁场强
度增大，物质磁化强度始变
化很快，然后趋于平缓，最
后达到饱和。值得注意的是，
当磁场强度相当小的时候，
磁化强度就趋于饱和值了。
2,磁选中矿物的分类
磁选中矿物磁性的分类不同于物质磁性的物理分类，
通常，按比磁化率大小把所有矿物分成强磁性物、弱磁
性矿物和非磁性矿物,
强磁性矿物比磁化率,磁场强度达
80～ 136 kA/m的弱磁场磁选机
中可以回收。
弱磁性矿物比磁化,
在磁场强度 H=480～ 1840 kA／ m的磁选机中可以选出。
非磁性矿物比磁化率,是目前难以
用磁选法回收的矿物。
534,0 1 0 /m k g? ???
kgm /105.7~1026.1 367 ?? ????
kgm,1026.1 37????
1.1 磁选基本原理
1.1 磁选基本原理
3,强磁性矿物的磁性及其影响因素
磁铁矿是典型的强磁性矿物，又是磁选所处理的主要
矿石。
磁铁矿的磁性特点有,
① 磁铁矿的磁化强度和磁化率很大，存在磁饱和现象，
且在较低的磁场强度下就可以
达到饱和；
② 磁铁矿的磁化强度、磁化率和磁场强度间具有曲线
关系。磁化率随磁场强度变化而
变化。磁铁矿的磁化强度除与矿石性质有关外，还与磁
场强度变化历程有关；
③磁铁矿存在磁滞现象，当它离开磁化场后，仍保留
一定的剩磁；
④磁铁矿的磁性与矿石的形状和粒度有关。
1.1 磁选基本原理
1） 磁铁矿的磁化过程
某矿山磁铁矿的比磁化强度、比磁化率与磁场强度间的
关系如图所示。从磁化曲线 J= f(H)看，当磁场强度 H=0
时，磁铁矿的比磁化强度 J=0。随着磁场强度的提高，磁
铁矿的比磁化强度 J开始缓慢增加，随后迅速增加，接着
又缓慢增加，达到某一特定的值后不再变化，这一特定
的点（ 3）称为磁饱和点，用 Jmax表示。再降低磁场强
度 H，比磁化强度 J随之减小，但并不是沿原来的曲线
（ 0～ 1～ 2～ 3），而是沿高于原来的曲线（ 3～ 4）下降。
当磁场强度降为 0时，比磁化强度 J并没有降到 0，而是保
留一定的数值，这一数值称为剩磁，用 Jr表示。这种现
象称为磁滞现象。如要消除剩磁 Jr，需要对磁铁矿施加
一个反方向的退磁场。消除剩磁 Jr所施加的退磁场强度
称为矫顽力，用 Hc表示。
1.1 磁选基本原理
1.1 磁选基本原理
2） 磁铁矿的磁化本质
磁铁矿的磁化本质，可以用磁畴理论解释。从磁畴在
磁化过程中的变化规律看，在磁化前期，以磁畴壁移动
为主，后期以磁畴转动为主。磁畴壁移动所需的能量较
小，磁畴转动所需的能量较大。
1.1 磁选基本原理
3）颗粒性质对磁性的影响
除了磁场强度对矿物磁性的影响外，
颗粒的形状、颗粒的粒度、强磁性矿物的
含量和矿物的氧化程度等对磁性也有影响。
1.1 磁选基本原理
? A 颗粒形状的影响
? 组成相同、含量
相同而形状不同的磁铁
矿的比磁化强度、比磁
化率与磁场强度的关系。
? 不同形状的矿粒，
在相同的磁场中被磁化
时显示的磁性不同。
1.1 磁选基本原理
? 将一个形状为椭圆形的
磁铁矿石放人磁场强度
为 H 。的均匀磁场中，
则在磁铁矿石两端产生
感应磁极，这个感应磁
极与外加磁场方向相反，
由于它的出现，便削弱
了矿粒内部的磁场强度。
1.1 磁选基本原理
? 称这个感应磁场为退磁场，退磁场强度以 H 退表示。
因此，实际作用在矿粒上的有效磁场强度 H 有效为：
式中,N 是和矿粒形状有关的比例系数，称为退磁因子
或退磁系数。
尺寸比 1m
s?
? 随尺寸比 m 增加，退磁因子逐渐减小。当尺
寸比 很小时，物体形状对退磁因子影响很大，
而当尺寸比大于 10 时，物体的几何形状对退
磁因子的影响基本没有。尺寸比小，导致矿粒
内的退磁场强度增大，使实际作用在矿粒内的
磁场强度减小，客观上造成了矿粒比磁化强度
和比磁化率的减小。而尺寸比达 10 以上时，
矿粒的退磁因子已很小，此时矿粒内部的退磁
场强度便可忽略不计，可近似认为矿粒内部的
磁场强就是外磁场的强度。
1.1 磁选基本原理
1.1 磁选基本原理
B 颗粒粒度的影响
磁铁矿的比磁化率、
矫顽力与其粒度的关系
如图所示。随粒度的减
小，矿粒的比磁化率也
随之变小，矫顽力随之
增大。
C 矿物氧化程度的影响
磁铁矿在矿床中经长期
氧化以后，局部或全部
变成假象赤铁矿。随着
磁铁矿氧化程度的增加，
磁性减弱，比磁化率显
著减小。
D 强磁性矿物含量的影响
磁铁矿与脉石矿物的连生
体，在生产过程中极容易混入
磁性精矿中，影 响精矿的质量。
连生体的磁性与连生体的结构、
磁畴强度和分选介质有关。
连生体的比磁化系数与其
中磁铁矿含量的关系如图 3－ 1
－ 8所示。
1.1 磁选基本原理
1.1 磁选基本原理
4．弱磁性矿物的磁性及其影响因素
与强磁性矿物相比，弱磁性矿物的磁性有明显的不同：
①比磁化率小；
②比磁化率大小只与矿物组成有关，与磁场强度及矿物本
身的形状、粒度等因素无关；
③弱磁性矿物没有磁饱和现象和磁滞现象，它的磁化强度
与磁场强度间为直线关系；
④若弱磁性矿物中混入强磁性矿物，即使量少也会对磁特
性产生较大的影响。
由弱磁性的矿物与非磁性矿物构成的连生体，其比磁化率
大致与弱磁性矿物的含量成
正比，连生体的比磁化率等于各矿物比磁化率的加权平均值。
对于弱磁性铁矿物，可以通过磁化焙烧的方法人为地提高
它们的磁性。
1.2 磁选设备
一、概述
磁选机的结构多种多样，分类方法也比较多。通
常根据以下特征来分类。
（ 1）根据承载介质的不同，磁选机可分成干式和
湿式两种：
（ 2）根据磁选机磁场强度的高低，磁选机分成弱
磁场磁选机和强磁场磁选机两大类：
①弱磁场磁选机。
②强磁场磁选机。
（ 3）根据磁性矿粒在磁场中的行为特征可分为：
①有磁翻转作用的磁选机。
②无磁翻转作用的磁选机。
1.2 磁选设备
（ 4）根据给入物料的运动方向和从分选区排出分选产品
的方法可分为：
①顺流型磁选机。被选物料和非磁性矿粒的运动
方向相同，而磁性矿粒偏离此运动方向。
②逆流型磁选机。被选物料和非磁性矿粒的运动
方向相同，而磁性产品的运动方向与此方向相反。
③半逆流型磁选机。被选物料从下方给入，而磁
性矿粒和非磁性矿粒的运动方向相反。
（ 5）根据排出磁性产品的结构特征可分为：
圆筒式、圆锥式、带式、辊式、盘式和环式
1.2 磁选设备
（ 6）根据磁场类型可分为：
①恒定磁场磁选机；②旋转磁场磁选机；③交
变磁场磁选机；
④脉动磁场磁选机
（ 7）根据产生磁场的方法，磁选机又可分为：
永磁型磁选机、电磁型磁选机、超导型磁选机
等。用于分选
弱磁性矿石的磁选机
一般采用电磁磁系，分选强磁性矿石的磁选机大都采
用永磁磁系。
1.2 磁选设备
二、磁选机常用磁性材料及其特性
在各种磁性材料中，最重要的是以铁为代表
的铁磁性材料，钴、镍、钇等也具有铁磁性。
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。
1.2 磁选设备
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。
1.2 磁选设备
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，
见图 3－ 2－ 2。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。
1.2 磁选设备
3）正常磁化曲线
磁场 H的循环范围逐渐缩小，
所得一系列磁滞回线的顶端的轨
迹就是正常磁化曲线，见图。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。
1.2 磁选设备
从上述三种 B=f（ H）曲线及 =f（ H）曲线可以知道，
材料的饱和磁感应强度、剩余磁感应强度、矫顽力及相
对磁导率等，它们是标志磁性材料的磁特性参数。
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。
含有稀土元素的永磁材料，其磁性能要比铁氧体和常
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。
1.2 磁选设备
三、磁选机的磁系
磁选机中产生磁场的磁源叫磁系。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面磁系和平面磁系两种。
根据磁场的基本特性可知，开放磁系磁场中任意一点（ x，
y）的磁场强度为：
xle cyx ?s in0 ???? xle cyy ?c o s0 ????
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。强磁场磁选设备中的闭合磁系如图所
示。
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。
1.2 磁选设备
1.2 磁选设备
四、弱磁选设备
1,干式弱磁场磁选机
1）除铁器
除铁器主要用来从料流中除去夹杂的铁块或铁屑，
有电磁和永磁两种。
1.2 磁选设备
2）磁滑轮
磁滑轮，又称磁力滚筒，有电磁和永磁两种。永磁
滑轮结构简单，不耗电能，工作可靠，易于维修，应
用较广。
磁滑轮主要由锶铁氧体组成磁包角 3600的多极磁系，
套在磁系外面的由非导磁材料制成的旋转圆筒组成，
如图所示。
1.2 磁选设备
3)筒式磁选机
筒式磁选机主要由永磁固定磁系、给料机构、排料机构、传动机构
和机架等部件组成。 CTG 型磁选机结构如图所示。
磁选机有单筒和双筒两种。单筒机分选带长度可通过挡板位置调整，
双筒机可通过调整磁系偏角来适应不同分选流程的需要。
CTG— 69／ 5型磁选机的磁场特性如图所示。
1.2 磁选设备
2,湿式弱磁场磁选机
1) 永磁筒式磁选机
永磁筒式磁选机广泛用于磁铁矿分选、磁性加重介质
回收及为湿式强磁选给矿作准备。
永磁筒式磁选机由圆筒、磁系、分选槽及给料、排
料和溢流机构成。磁系排列和磁极数量对分选结构有决
定性影响。筒径小的磁选机一般用 5极，大筒径磁选机常
用 7极磁系，极性沿周边方向交变，沿轴向极性相同；磁
系包角 1060～ 1350。采用铁氧体永磁体，在给定的特殊
磁场分布条件下能产生最高的磁场强度。在磁场中工作
的槽体用奥氏体不锈钢制造，并用合成材料衬里防止磨
损。
1.2 磁选设备
根据磁选机槽体结构形式的不同，湿式圆筒磁选机有
三种槽体结构形式：顺流式、逆流式和半逆流式，如图
所示。
1.2 磁选设备
国产永磁筒式磁选机的型号有 CTS、
CTN和 CTB。
(1) CTS永磁筒式磁选机
这种磁选机的槽体结构为顺流型
（见图）。磁选机的给矿方向与圆筒的
旋转方向或磁性产品的移动方向一致。
矿浆由给矿箱直接进人到圆筒的磁系下
方，非磁性矿粒和磁性很弱的矿粒由圆
筒下方的两板之间的间隙排出。磁性矿
粒被吸在圆筒表面上，随圆筒一起旋转，
到磁系边缘的低磁场区排出。
顺流型磁选机常用于处理粒级为 5
mm以下较粗的磁性矿粒的粗选，运转
可靠性高，功耗低，但无法获得最大回
收率和最佳精矿质量。
1.2 磁选设备
(2) CTN永磁筒式磁选机
这种磁选机的槽体结构为
逆流型（见图）。磁选机的 给
矿方向与圆筒的旋转方向或磁
性产品的移动方向相反。
矿浆由给矿箱直接进人到
圆筒的磁系下方，非磁性矿粒
和磁性很弱的矿粒经过全部磁
力区由磁系左边缘下方的底板
上的尾矿孔排出，尾矿损失低，
回收率高。磁性矿粒逆着给矿
方向移动到精矿排出端，排入
到精矿槽中，但由于精矿排出
端距给矿口很近，精选作用差，
精矿品位低。
1.2 磁选设备
2) 辅助磁力设备
(1) 磁力脱泥槽
磁力脱泥槽又叫磁力脱水槽。它是一种重力和磁力联合
作用的分选设备，广泛用在磁选工艺中，用来脱去矿泥和细
粒脉石，也作为过滤前的浓缩设备。在磁力脱泥槽中，矿粒
在分选区受到的力主要有：重力、磁力和水流作用力。重力
的作用是使矿粒沉降，磁性矿粒在磁场中受到磁力，方向垂
直于等磁场强度线，指向磁场强度高 的方向，磁力可以加速
磁性矿粒向下沉降并吸附在磁系表面周围，而上升水流的作
用是阻止非磁性的细粒脉石和矿泥的沉降，并使它们顺 上升
水流进人溢流中，从而与磁性矿拉分开，同时上升水流作用
也可 以使磁性矿粒呈松散状态，把夹杂在其中的脉石冲洗出
来，提高精矿品位。
1.2 磁选设备
1.2 磁选设备
(2)预磁器
为了提高磁力脱泥槽的分选效果，
在入选前将矿粒进行预先磁化，使
矿浆经过一段磁化磁场的作用，细
粒强磁性物料被磁化凝聚成较大的
磁团粒，这种磁团粒在离开磁场后，
由于矿粒具有剩磁和较大的矫顽力，
仍能保持下来。
磁团粒的沉降速度要比非磁性颗
粒快，有利于后续的磁力脱泥等作
业。预磁器大都为永磁体。预磁器
常见的有,∏”形和,O”形两种。
1.2 磁选设备
(3) 脱磁器
为使强磁性团粒分散需要通过脱磁器脱磁。常用的脱磁
器结构如图所示，它是套在非磁性 材料管上的塔形线圈，
并通过交流电来工作。
当铁磁性团粒通过一个磁场强度由大变小 的交变磁场时，
磁团粒被多次反复磁化，使磁 性颗粒的磁能积一次比一次
小，最后失去剩磁。 脱磁过程见图所示。
1.2 磁选设备
五、强磁选设备
1.干式强磁场磁选
干式强磁选机有感应辊式、盘
式、筒式和永磁辊式四类。
1) 感应辊式磁选机
这是一种应用最广的干式强磁
选机。图为三段感应辊式磁选机
的工作原理图。由电磁系统、分选
系统和传动系统组成，为了减少
涡流发热和传动功率，辊子用薄的
导磁钢片和非磁性圆片交替叠成。
1.2 磁选设备
分选过程是：在相邻原磁极的作用下，磁辊
表面感生出与相邻磁极极性相反的磁场，并在磁
辊齿尖上产生方向指向磁辊的高的磁场梯度。当
欲选物料落到感应辊表面时，磁性物料被辊吸住，
随着辊转离磁场后落到接料槽中，非磁性物料沿
重力和离心力的合力方向排出。
1.2 磁选设备
2)盘式 磁选机
盘式磁选机有单盘、双盘和三盘三种,双盘磁选机主
要由给料斗、永磁分矿筒、偏心振动给矿盘、磁盘传动
装置、电磁系统和机架等部件组成。分选 原理（如图）。
1.2 磁选设备
2,湿式强磁选机
1)湿式感应辊式强磁选机
CS— 1型电磁感应辊式强磁选机是我国研制的双辊湿
式强磁选机，目前已成功地用于锰矿石和铁矿石生产。
1.2 磁选设备
2)琼斯型湿式强磁选机
琼斯型强磁选机的
类型很多，但是基本结
构相同，如图所示。由
磁导体、密封罩保护的
励磁线圈、装有分选箱
的转环、给矿和给水装
置、精矿的清洗和高压
冲洗机构、排矿机构和
传动机构组成分选过程。
1.2 磁选设备
六、高梯度与超导磁选设备
1,高梯度磁选机
高梯度磁选机是在上述强磁选机的基础上发展起来的，
它的特点是：均匀的背景磁场，细丝状铁磁性磁介质及均
匀的料浆流速场。
均匀的磁场在充填了磁介质后，产生非均匀磁场。常用
的磁介质有导磁不锈钢毛、纤维、细丝、细线、编织网、
细拉伸板网等。
由于磁介质半径很小，形成的磁场梯度比琼斯型磁选机
的磁场梯度（ 2× 103 T／ m）高 l～ 2个数量级，达到了 103
T／ m。从而使磁场力提高 10～ 100倍。而由于磁饱和极限，
通过提高磁场强度只能使磁场力提高 2～ 3倍。大的磁场力
HgradH为磁性颗粒提供了强大的磁力来克服流体阻力和重
力，使分选的粒度下限可降到 lμm。
1.2 磁选设备
根据分离的持续性和连续性，
高梯度磁选机可分为周期式和连
续式两种。
1) 周期式高梯度磁选机
分选过程：各种工作分给矿、
漂洗和冲洗三个阶段，工作可按
程序自动进行。磁体给磁，矿浆
从下端进人分选罐，磁性颗粒被
吸附在磁介质上，非磁性颗粒则
从上端排出。一段时间后，给料
结束，给人同样流速的清洗水，
洗出残留在磁介质中的非磁性颗
粒。最后，磁体退磁，用高压水
冲洗出磁性颗粒。完成一个生产
周期约需 10~15 min。
1.2 磁选设备
2) 连续式高梯度磁选机
A 萨拉（ Sala）型连续式平环型高
梯度磁选机
萨拉型连续式平环型高梯度磁选机
的结构如图 6所示。它主要由分选环、马
鞍形螺线管线圈、铠装螺线管铁壳以及装铁磁性介质的分选箱等部分组成。
分选过程：矿浆由上导磁体的长孔
流到处在磁化区的分选室中，弱磁性颗
粒被吸附到磁化了的聚磁介质上，非磁
性颗粒随矿浆流通过介质的间隙流到分
选室底部排出成为尾矿，被吸附的弱磁
性颗粒随分选环转动，进人磁化区域的清洗段，进一步清洗掉非磁性颗粒，接
着，转离磁化区，弱磁性颗粒在冲洗水的作用下，成为精矿。
1.2 磁选设备
B VMS型磁选机
VMS型磁选机的结构如图所示。
该机磁系是一个变形螺线管磁体。
装有棒形磁介质的立环穿过下铁轭
在螺线管磁场中沿反时针运动。矿
浆由给料斗通过上铁轭给入立环，
磁性物被磁化圆棒吸住，非磁性物
通过下铁轭排出。立环离开磁场后，
磁性物从磁介质中洗出。
VMS型磁选机被主要用于锰矿和
铁矿的分选。
1.2 磁选设备
2.超导磁选机
磁选机的主要磁性材料 —— 铁磁性物质受磁饱和现象和线圈温
度 的限制，最大磁场强度通常不超过 1600 kA/m。要突破这一极限，
只有把磁性材料由铁磁体改为超导体。
某些物质在温度降至绝对零度时，电阻突然消失，这种现象称为
超导电现象，具有超导电现象的物质称为超导体。
超导磁选机的结构大致可分为三个系统：超导磁系、制冷系统
和分选系统。以超导磁体作磁源的磁选机和常导磁选机相比有以下
突出优点：①高场强，用 Nb— Ti超导材料做的磁体其磁场强度可达
到 5T；②体积小且重量轻；③能耗低，比常导磁体节能 90
％；④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）。
1.2 磁选设备
A 开梯度超导磁选机
德国研制的 DESCOS型筒
式磁选机已作为商品向市场推
出。由三部分组成：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,Nb— Ti
线制成的低温超导线圈近似椭
圆形，固定在铁支架的凹槽内，
如图所示。该机用于非磁性产
品如铝矾土、萤石、磷灰石等
的提纯。
1.2 磁选设备
B 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
有串罐往复式磁选机、快速开关式超导高梯度磁选机等。
如图所示，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。
1.2 磁选设备
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。
1.3 磁流体分选技术
磁流体选矿是一项选矿新技术，它分为磁流体静力分选和磁流体动
力分选两种。
1,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
磁流体静力选矿的工作介质，是一种顺磁性的液体。对它有三项基
本要求。
磁流体一般有三类：
①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。
②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。
③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。
1.3 磁流体分选技术
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 Z,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。
1.3 磁流体分选技术
① 矿粒在 y轴方向垂直运动
设 δ,ρ个分别代表矿粒和磁流体的密度,χ,χ0分别代
表矿粒和溶液的比磁化率,ΔV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（ δΔV g）、介质浮力（ ρΔV g）、
磁场力 χΔVH（ ?H/?y ）和磁浮力 χ0ΔVH（ ?H/?y ）的共同
作用下处于静力平衡状态：
δΔV g - ρΔV g + χΔVH（ ?H/?y ） - χ0ΔVH ?H/?y ） =0
1.3 磁流体分选技术
上边两式同除以矿粒体积 ΔV，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动，从而实现
不同性质矿粒的分离。
Cyg ???????? ?? ??
0
0)()( 0 ???????? yg ????
1.3 磁流体分选技术
② 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-fx＞ 0，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。
1.3 磁流体分选技术
③ 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。
2,磁流体动力选矿
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。
1.3 磁流体分选技术
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,00 ???
?????
?
???????? BJ
yVyVVgVg ????
BJyVVgf ????????? 0??
1.3 磁流体分选技术
工作介质的视在密度为：
3 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 3－ 2－ 40所示。它是利用一对永久磁极产生一个强度
为 220～ 260 kA/m磁场，磁极夹角为 300，磁极的对称轴线与
垂直线成 150。
)(
0'
VgBJgy ???
???
??
?
??
1.3 磁流体分选技术
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。图 3－ 2－ 41是其中的一种。
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 2／ 3，降低生产成本 6％,
1.3 磁流体分选技术
1.4 磁选实践
一、铁矿石的磁选
我国已探明的主要铁矿床可划分为 9大类。
鞍山式铁矿是我国最重要的铁矿床，占总储量的 50％左右。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。
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。
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（赤铁矿一磁铁矿
混合矿石、含钛磁铁矿石、含铜磁铁矿石）等。
1.4 磁选实践
1） 磁铁矿石磁选
磁铁矿石属高中温热液接触交
代矿床的矿石，这种矿石最有效的
选矿方法是磁选，典型的分选流程
如所示。其分选工艺多配有一段或
二段干式磁选分选中碎或细碎产品，
作为分选前的准备作业。
干式磁选主要是排出粗粒尾矿和
获得进一步进行深选的产品。对进
一步深选产品经二段或三段细磨，
再进行二段或三段湿式磁选，得最
终精矿产品。
1.4 磁选实践
2）弱磁性铁矿物的磁化焙烧与弱磁选
由于赤铁矿、褐铁矿、菱铁矿、黄铁矿
等矿物的磁性较低，用弱磁选无法回收，但
可以利用磁化焙烧的方法将它们变成强磁性
铁矿物（磁铁矿或 γ -赤铁矿），然后利用
弱磁选的方法回收。
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。根据矿
石不同，化学反应不同。磁化焙烧按其原理
可分为还原焙烧、中性焙烧和氧化焙烧等。
焙烧磁化产物一般用弱磁选的方法进行
分选。典型的（洒钢选矿厂）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。
1.4 磁选实践
二、锰矿石的磁选
我国的锰矿石储量居世界第四
位。
我国碳酸锰矿多，约占锰矿总
量的 57％。目前，锰矿选矿方法有
重选、重介质一强磁选、焙烧一强
磁选、单一强磁选、浮选以及多种
方法联合等。
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 3-3-7是湖南桃江锰矿强磁选流
程。
1.4 磁选实践
三、有色和稀有金属矿石的磁选
1.钨粗精矿的精选
黑钨矿的主要选矿方法是重
选，粗、中粒用跳汰机，细粒用
摇床。在重选过程中，一些密度
较高的矿物，如锡石、白钨矿和
大多数的硫化矿，都伴随黑钨矿
一道进人粗精矿中。因此，需要
精选以提高钨精矿的品位，同时
回收各种副产品。
黑钨矿属于弱磁性矿物，而
锡石、白钨矿是非磁性矿物，因
此，利用磁选法可将它们分开。
图 是我国某钨矿精炼厂钨粗精矿
磁选精选流程。
1.4 磁选实践
四、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。下面以高岭土为例加以说明。高岭土也称瓷土，它的主要成分是
高岭石矿物，一种含水铝硅酸盐（ Al2O3SiO2·2H 2O），主要用于造纸工
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 0.5％～ 3％。为了脱除影响白度的含铁成
分，可采用高梯度磁选法来实现。
1.4 磁选实践
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
100μ m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。
第二章 电选技术
2.1 电选的基本原理
电选是利用各种矿物及物料电性质不同而进行分选的
一种物理选矿方法。
电选的内容很广泛，包括电选、摩擦带电分选、介电
分选、高梯度电选、电除尘诸方面。
电选主要用于各种矿物及物料的精选。电选前，大多
先经重选或其他选矿方法粗选后得出粗精矿，然后采用单
一电选或电选与磁选配合，得出最终精矿。
电选的有效处理粒度通常为 0.1～ 2mm，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。
2.1 电选的基本原理
目前电选广泛用于下列诸方面：
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 。
2.1 电选的基本原理
二、矿物的电性质
矿物的电性质是电选的依据。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，它们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主为 lmm时所测定出的欧姆数值。根据
所测出各种矿物的电阻值，常将矿物分成导体、非导体和中等导体三种
类型。
电选中的导体与非导体的概念与物理学中的导体、半导体和绝缘体
是有很大差别的。
电选中的导体矿物是指在电场中吸附电子后，电子能在矿粒上自由
移动，或在高压静电场中受到电极感应后，能产生正负电荷，这种正负
电荷也能自由移动。非导体则相反，它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。
当用电选分选导体和非导体时，两者电阻值悬殊愈大，则愈容易分
选。
2.1 电选的基本原理
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 ε 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 ε 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。
2.1 电选的基本原理
3．比导电度
测定装置如图所示，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。
2.1 电选的基本原理
三、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,传导带电
传导带电方法是最简单的方法。在静电场中，矿粒与带电电极直
接接触，由于矿粒本身的电性质不同，与带电电极接触后所表现出
的行为也明显不同。图 3－ 4－ 2 表示导体与非导体与带电电极接触
后的行为。
2.1 电选的基本原理
2．感应电极
感应带电与传导带电显然不同，感应带电是矿粒并不
与带电电极接触，完全靠感应的方法而带电，如图 3－ 4
－ 3所示。
2.1 电选的基本原理
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。电
晕带电在整个电选发展史上起了
很重大的作用，使电选效率大大
提高。其带电过程如图 3－ 4— 4
所示。
2.1 电选的基本原理
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。采用复合
电极是鼓筒式电选机发展史上的一个大进展。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，图为两种电极结构示意图。
电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。
2.1 电选的基本原理
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。
2.1 电选的基本原理
四,电选过程的理论
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 3－ 4— 6。
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2.1 电选的基本原理
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：
2
2
2 r
QF R?
2.1 电选的基本原理
3）机械力
矿粒在鼓筒上受到的离心力为：
重力为：
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：
R
vmF 2?
离
mgF ?重
?co s21 mgFFF ???离
|co s|21 ?mgFFF ??? 离
21|co s| FFmgF ??? ?离
2.2 电选机
一、概述
电选设备有许多类型，其分类方法各不相同，常见的有
以下几种。
按矿物带电方式，电选机分为：传导带电电选机、摩擦
电选机、介电分选机、热电粘附电选机。
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。
目前普遍采用的是以结构特征为主，结合其他特性的分
类方法。
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。目前国内生产的几乎全是复合电场的鼓筒
式电选机，因此下面主要介绍复合电场电选机。
2.2电选机
1,DXJ型高压电选机
DXJΦ320 X 900型高压电选机结构如
图 3－ 5－ 1所示。鼓筒直径为 320mm，由无
缝钢管加工而成，鼓筒可以用电加热器加
温至 50～ 80℃,鼓筒转速用直流马达无级
变速并能显示。
电极采用栅状弧形电极，有 1根静电
电极,3～ 5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。给矿装置由
给矿斗、闸门、给矿辊、电磁振动给矿器
等组成。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。
2.2 电选机
2.YD型鼓筒式电选机
YD— 4型鼓筒式电选机的结构如图 3－ 5－ 2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。其电晕结构如图所示。
2.2电选机
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。
2.2 电选机
三、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，它们的分选原理图
分别见图。
2.2电选机
2,溜板式电选机
图 3－ 5－ 8所示为澳大利亚研
制的溜板式电选机。接地板为一溜
板，在溜板上安装有一椭圆形高压
静电极，此电极为固定式，位置可
调。
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。
2.2 电选机
2.2电选机
2.2 电选机
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粒产生的电场力
为：
当 ε m＞ ε L时,F＞ 0，电极吸引矿粒；当 ε m＜ ε L时,F＜ 0，
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。
E g r a d ErF
Lm
LmL
??
???
2
3
?
??
2.2电选机
1) 鼓筒式介电分选机
鼓筒式介电分选机结构如图 3－ 5－ 10所
示。鼓筒 2／ 3浸入介电液体中，在鼓筒上安
装有很多细丝，与之对应的为一筛板网，通
电后在鼓筒与筛板间形成非均匀电场。
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，
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。该机分选效果很好，
但生产能力低。
2.2电选机
2）高梯度电选机
高梯度磁选机采用介电体纤维
在电场中被极化而产生极化力，以
提高电场梯度，进而提高对矿粒的
电场力，电场力计算式同式 。
图 3－ 5－ 11为周期式高梯度电
选机结构简图。分选罐中装有绝缘
的介电液体，罐中所用介电体为玻
璃纤维、球或棒形钛酸盐,陶瓷
纤维等。
2.2电选机
分选过程：两极板接通电源后，介电体纤维被极化，
两端出现了正负电荷，形成梯度很高的单元电场，从而
产生很大的电场力，捕集矿粒，而捕集的矿粒所产生的
聚电效应又建立了新的捕集点。
研究表明，电场力可超过重力的 50～ 150倍。只要中
断电源，被捕集在纤维或球体表面的矿粒能立即冲洗掉。
此种设备已发展成为连续式高梯度电选机，处理粒
度可达微米级，甚至可处理胶体粒子。此种设备已在石
油精炼、金属和植物油工业上得到应用，在选矿、化工、
废物处理等方面也有广泛的应用前途。
2.3 电选工业应用
一、黑色金属矿物的电选
铁矿的电选局限于铁矿的精选。
国内尚无电选铁精矿的实例，国外
用电选降低铁精矿中 SO2和磷矿物含
量，提高铁精矿品位。
1 降低 SiO2含量，提高铁精矿
品位
最典型的是加拿大瓦布什选矿
厂的铁矿石电选。原矿（赤铁矿）
经破碎、磨矿，粒度小于 0.56mm后
重选。重选所得铁精矿进行干燥后，
进行电选，最终铁精矿杂质很低，
称之为超纯铁精矿。所用电选机为
美国卡普科型高压电选机。工艺流
程见图。
2.3 电选工业应用
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，其流
程见图 3－ 6－ 2。
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％。
2.3 电选工业应用
二、有色和稀有金属矿物的电选
1.白钨矿与锡石的分离
有色和稀有金属矿的电选，最典型的例子是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，锡石的介电常数
大，为 24～ 27F/m，白钨矿的介电常数小，仅为 5～ 6F/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最有效的方法。
2.钛铁矿、金红石的电选
钛铁矿、金红石的粗精矿绝大多数来自海滨砂矿及陆地砂矿，次之
为原生矿。在砂矿粗精矿中，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。按电性质，可将
这些矿物分成：
导体矿物 —— 磁铁矿、钛铁矿、金红石、褐铁矿、白钛矿等。
非导体矿物 —— 锆石、独居石、石英、电气石、石榴石、绿帘石、
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。
2.3 电选工业应用
3,脉矿中钛铁矿的
精选
攀枝花选钛厂处
理的是选铁车间的磁
选尾矿（磁选流程见
图），其中含有钛铁
矿、磁铁矿、硫化矿、
钛辉矿、斜长石等，
粒度为 0.04～ 0.4mm。
2.3 电选工业应用
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。
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，
在静电场的作用下飞离滚筒表面，从而实现了煤与其它矿物
质的的分离。
若应用摩擦带电的方式，由于煤与黄铁矿及其它矿物质
的电性差异，因而带上相反极性的电荷，然后在静电场中即
可分离。
2.3 电选工业应用
四、影响电选的因素
影响电选的因素很多，可概括为两大类，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
电极结构指的是电晕电极根数、位置和偏极的大小
等。一般来说，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。
2.3 电选工业应用
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 0,1s，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。
2.3 电选工业应用
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 0.1～ 2mm，现在分选粒
度下限已降到 20～ 30μ m。
2）物料的加温
矿粒含有水分时，会使非导体矿物的导电性提高，容易混进导体产
品中，严重影响分选效果。为此，预先加热是非常重要的。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
表面处理是指采用各种药剂对矿物表面进行处理，以改善电选效果。
表面处理包括两方面,一是表面污染物的清理，二是用药剂对矿粒进行
表面改性。
