磁感应强度概念以及回收磁性颗粒所需要的磁力

1、磁感应强度概念以及回收磁性颗粒所需要的磁力磁感应强度也是用来量度磁场大小的一个物理量，前面讨论的磁场强度“H”是采用磁荷的观点，实际上磁荷是不存在的，是历史上虚构的，是在未发现磁性起源于运动电荷之前而假定的。但由于其符合客观实际，在较长的一段历史时期内应用，特别在工程中应用较为方便，习惯性保留至现在。自从认识了运动电荷是磁现象的根本原因以后，就常用磁场对运动电荷或载流导线的作用来描述磁场，由此引进磁感应强度(B)，磁感应强度B通常称为B矢量，与磁场强度H相当。根据物质在磁场中磁化的表现，顺磁性物质和强磁性物质磁化后，会产生一个与磁场方向相同的附加磁场北如电磁铁，当铁心在通电的线圈中磁化，它的磁

2、场大小则为线圈产生的磁场H，与铁心磁化后产生的附加磁场H之和，这种合磁场称为磁感应强度B。H的大小与被磁化物质的性质有关，磁性强的(即导磁性大的)物质其附加H磁场大于导磁性小的物质，逆磁性物质其附加磁场H与H方向相反，为一个很小的负值，实验得知H与它1的磁化强度有关亠物庸的旦磁玄粉霹直本中B与H的数值相等，在绝对电磁单位中，B的单位为高斯(Gauss，简写为Gs)，在真空中1白磁感应应强度等于1 Ck磁场强度，在国际单位制中磁感应强度用特斯拉(Tesla，简写为T)表示。I T等于lO i Gs。在高斯制屮磁介质的磁导系数(磁导率)，从式(2-18)表明，真空中的磁导率等于L所以在真空中磁场强

3、度值与磁感应强度值相等。空气的磁导率近似等于1.故在工程使用中磁场强度等于其磁感应强度值。然而磁导率高的低碳钢和工程软铁，其磁导率值常为真空中的，况千、儿万倍。采用磁导率高的材料做磁选机的铁心时，导致产生磁感应强度(磁场强度)比原磁场增高几千、儿万倍。在此还要说明的是，以后若没有原则性意叉的地方，H、B以及M等磁量值，就不用矢量来表示。磁感应强度也可以用单位面积上的磁通量(磁力线数)来表示，单位面积上的磁力线数即是磁通密度的数值，其单位是特斯拉。尽管CGSM制现在已过时，但在工程上最常用的单位仍然是高斯。不过，对材料内部的磁场，特别是聚集磁力线的磁铁材料内部的磁场，磁感应的磁通密度比原磁场高得

4、多，因此必须清楚说明所指的对象。回收磁性颗粒所需要的磁力，均匀磁场、不均匀磁场和磁场梯度，矿粒在磁场中被磁化后，受到磁力的作用。磁力大小的计算，以及矿粒存不同磁场由的拜为，是本节讨论的主要问题。磁场有均匀磁场和不均匀磁场之分，典型的均匀磁场和不均匀磁场如图2-6所示。图2-6(a) 除边缘部分外，两极之间各点磁场强度相等，这种磁场是均匀磁场，否则就是不均匀磁场，如图2-6(b)所示，磁场的不均匀程度可用磁场梯度来表示，磁场梯度是沿磁极法线方向磁场强度的变化率，可用gradB或gradH表示，gradB是二二，gradH即为了。在均匀磁场中gradH=O, 在不均匀磁场中，各点磁场强度大小和方向

5、都是变化的，所以grad H0，在图2-7中，假设距磁极表面xl处的磁场强度为HI，距离12处的磁场强度为H2，同理可得距离13处的磁场强度为H3，磁场梯度方向为磁场强宵夸*的向具糟向付僧十的一七控卜6:cz士但tn六了一一隙场内各点的磁场强度和磁场梯度均是不相等的。单位距离磁场增量M俞女者闸刂其磁场梯度愈大，磁场也愈不均匀。在均匀磁场中，因为任何两点的磁场强度相等，故其磁场增量H=0，所以，磁场梯度变化等于零。矿粒在不均匀磁场中，受到的作用亦不相同。在均匀磁场中，当矿粒磁化后，只受磁转矩的作用，当转矩使其长轴平行于磁场方向后就稳定不动。矿粒在不均匀磁场中，除受磁转矩的作用外，还受到磁场力的作

6、用，结果使矿粒既发生转动，又向着磁场梯度大的方向移动，最后被梯度大的磁极面吸引。正因如此，不同磁性颗粒才能分离，所以磁选只能在不均匀磁场中才能进行。磁场梯度的产生，除了可用图2-6(b)尖削磁极对平面磁极排列等方法外，近年来为获得更高的梯度，将不同形状的磁体(球、捧、齿板、细丝等)置于磁场中，如图2-8所示。用一铁磁体置于匀磁场中，其内部磁力线密集，其周围磁力线疏密不等。这表明:在磁体附近产生了磁场梯度。铁磁体周围梯度区域的大小和梯度高低，与磁体的尺寸、形状和材质有关。这种关系是:梯度区域的大小，随磁体尺寸的增大而增大。而梯度的高低，则随铁磁体尺寸减小而增高，因而将不锈钢纤维(钢毛)置于磁场中

7、，可获得很高的磁场梯度。巨收磁性颗粒需要的磁力计算及其应用条件讨论磁选机中作用于磁性颗粒上磁力的大小时，通常考虑一颗粒尺寸很小而其长勤左磷坛方向一致，并假定该颗粒处于不均匀磁场梯度为常数，磁性颗粒在磁场中被磁化后，两端出现两个磁极，假设其磁极强度分别为+ Q磁和一Q磁，而两个点中的一端点处的磁场强度为H，另一端点处则必处于x一笋的场强中。从物理学中得知，某磁极在场中受磁力的大小为儿=卢oQ磁H，故作用在矿粒上的磁力为:明一颗粒体积为V的矿粒在不均匀磁场中手到的磁力。很由于臼殃界怂矿物密度相差较大，致使单位体积颗粒质量差值也很大，为了便于比较，常采用单位质量颗粒所受的力来表示，这种磁力称为比磁力

8、、。矿粒在不均匀磁场中受磁力的大小取决于矿粒本身的磁性(比磁化系数xo值)，与磁场特性HgmdH这两个因素。这两方面的问题也是磁选过程中的主1要问题之一，后面将进行详细讨论。从公式中看出，当磁磁场一定时，矿物的比磁化系数芝蜘值愈大者，所受的磁力也愈大，因此强磁性矿物比较容易选出来。毛若当矿物磁性一定时，磁场强度愈高者，矿粒产生的比磁力也愈大。这里有三种情况:(1) 磁场强度大，梯度小;(2) (2)磁场强度小，梯度大;(3) (3)磁场强度和梯度都较大。这三种情况都能获得较大的片穸阳，柑信坎u-a u称柞不均匀磁场的磁场力。 磁场力有它的局限性，首先公式是从长条单颗粒推导出来的，而在实际选矿过

9、程叭颗粒的形状是不规则的，聚膜颗粒被磁化后，相互间也有磁力作用。再者颗粒磁化后，本身就是磁介质，它可使磁场中各点的场强和梯度发生变化，特别是磁性矿物，影响更为明显。公式在推导过程中忽略了上述各因素的影响，因此，该公式用于弱磁性矿物分选较分选强磁性矿物更为精确。另外在公式推导过程中，磁场梯度是个假定的常数，这是不符合实际的。一般计算时是采用矿粒重心的那一点嫩场梯度，所以颗粒是愈细公式才巫有一点，就是在推导公式时，N是采用颗粒一端的磁场强度，而实际使用时，H是采用颗粒中心的磁场强度，因此，矿粒愈细引起的拘误差也愈小。但是公式能从F、xo、H grad H三者间的天示侍到些棕州佳叫眉术和相互间的定量关系，对实践有着重要的指导意义。磁场作用在磁性颗粒上的磁力，另一种推导方法是当矿粒在不均匀磁场中被磁化，产生一个磁矩(矿粒的磁矩为其原子磁矩或分子磁矩的矢量和)，所以矿粒受到一个力偶矩作用，这个力偶矩使矿粒转动，转至其长轴与外磁场方向一致，又由于处于非均匀磁场作用下，矿粒两端受力不相等，所以矿粒受一净磁力的作用，这个净磁力方向朝着磁场增大的方向，如图2-10所示。这磁力的大小为矿粒的白磁矩与矿粒所处位置的磁场梯度的乘积。式(2-23)与式(2-20)等同，式中#。为空气中的磁导系数，在国图2-10磁性颗粒在非均匀际制中0=4冗×10-7 Wb/(m.