磁选机的磁系和磁场特性
一、磁系和磁系磁场的类别
磁选机中产生磁场的磁源叫磁系。磁系是由磁极组成磁极对所构成。按照系的激磁方式，目前常用磁选机的磁系，分为电磁磁系和永磁磁系。电磁磁系又分为有铁芯磁系和无铁芯磁系（螺旋管磁系）。
有铁芯的电磁磁系，是由若干个电磁铁磁极所组成，每个磁极包括线圈、铁芯和极头三部分（见图13-1）。无铁芯的电磁磁系，公只线圈。
根据磁选机磁系结构（即磁系中磁极的配置方式）的特点，将磁系分成开放型磁系和闭合型磁系，如图13-1所示。开放型磁系的磁路磁阻很大，致使该磁系不能产生很高的磁场强度，其磁场强度一般在480*102~1600*102A/m。因此，只能应用在弱磁场磁选机分选强磁性矿物。磁选机磁系产生的磁场，根据其特点，磁场可分为四种类型。
（1）恒定磁场，目前产生恒定磁场的方法有两种，一种是由通入直流电的电磁铁产生；另一种则是由 磁铁产生。 磁铁产生的恒定磁场，目前已经广泛使用，而且是磁选机上常用的一种磁场。
（2）交变磁场，由通入交流电的电磁铁产生。这种磁场，尚未得到广泛的应用。
（3）脉动磁场，脉动磁场的产生有三种方法；一是由通往直流电、交流电的电磁铁产生；再一是由在 磁铁上加一交流线圈布产生；第三是直接通往脉动电流的电磁铁产生。这种脉动磁场，在部分磁选机上已经得到应用。
（4）旋转磁场，使磁极绕轴旋转而产生旋转磁场。
二、铁磁性材料的磁特性
在各种磁性材料中，最重要的是以铁为打赌强磁性材料，它具有铁磁性。除铁之外，钴镍，钇，镝和钬等，也具有铁磁性。但是常用的铁磁性材料，多是铁和其它金属或非金属的合金，以及某些包含铁的氧化物（铁氧体）。
铁磁性材料的磁性，常用特性曲线的形式来描述，其中最常用的是B=f（H）曲线，该曲线反映了铁磁性材料的磁感应强度和外磁场强度之间的关系。材料的磁特性，除了与给定的外磁场（磁化磁场）强度、温度，有无机械应力等测定参数有关外，还和“磁化经历”有关。实际应用时，为了得到B=f（H）曲线，需要将材料（试样）预先进行脱磁，其目的一方面使试样的原始状态正好处于材料的磁化强度M=0；另一方面，使试样不具备磁畴磁化从优取向的退磁状态。在此基础上，铁磁性材料磁化时，一般可用三种B=f（H）曲线，对其磁特性进行描述。
（1）起始磁化曲线
经预先退磁处理的铁磁材料的样品，置于磁化磁场中，然后使磁化磁场强度单调地增大，便得到如图13-2a所示的曲线，该曲线称起始磁化曲线。所有铁磁性材料的起始磁化曲线，都有一共同特点，即由陡峭和平坦段所组成，两段的分界点为图中之P点。陡峭段对应于易磁化的情况，而平坦段对应于难以磁化的情况。
（2）磁带回线
磁感应强度B随着磁化磁场强度H的增大而变大，直到饱和为止。当磁化磁场强度H在正负两个方向上，往复变化一次后，材料的磁化过程便经历了一个循环的过程。B随H变化所形成的闭合曲线，称为材料的磁滞回线（见图13-3）。
如果材料在磁化过程中，正反两个方向都达到饱和，即曲线两端分别为正饱和磁感应强度B和饱和磁化磁场强度H。及负饱和磁感应强度-B及-H，而所得到的磁滞回线，称为饱和磁滞回线，或称主磁滞回线。
（3）正常磁化曲线
若磁化磁场强度H由正的和负的 ，逐渐缩小循环范围，便可得到由大至小一系列矿浆流速回线（见图13-4），这一系列磁滞回线的顶端点联线，即顶端的轨迹，称为正常磁化曲线，如图13-4所示，可以看出正常磁化曲线与起始磁化曲线的形状很相似。这条正常磁化曲线同样可以说明材料的磁特性。
从上述相应的B=f（H）曲线和u=f（H）曲线可知，饱和磁感应强度（或磁感应强度），剩余磁感应强度、矫顽力及相对磁导率等，都是标志铁磁性材料的磁特性参数。
三、磁性材料
磁性材料一般是作为磁导体， 磁铁和特殊磁性元件使用。对于各种不同用途的磁性材料，在磁特性参数方面的要求也不同。通常是根据磁性材料的基本磁特性参数，而把它们分成软磁材料和硬磁材料两大类。
软磁材料的磁滞回线狭长，所包围的“面积”相对来说比较小。因而，其基本特征是导磁性能好，即磁导率高（在相同几何尺寸的条件下，磁阻小），剩余磁感应强度和矫顽力都小。这样，当磁场撤去后，能使被吸的磁性矿粒，易于卸落下来。所以，磁选机若是电磁磁系，则其铁芯，极头和铁磁导体，都应使用软磁材料，如工程纯铁、导磁不锈钢及低碳钢等。一般强磁场磁选机（高强磁磁选机）其磁系的铁芯，磁轭和磁极头，选用工程纯铁；中等磁场或弱磁场的磁选设备，选用低碳钢；导磁不锈钢，一般只作为感应磁介质使用。
硬磁材料的矫顽力和剩余磁石应强度都很大，一般矫顽力H5≈104~104A /m，故通常都用其矫顽力值的大小，作为判断材料磁硬度的依据。正是由于硬磁材料的矫顽力和剩余磁石应强度均大，所以，硬磁材料的基本特征，是在其工作空间，可以产生很大的磁场能。
磁选机的磁系若是永磁磁系，要用 磁铁。对于 磁铁要求有较大的剩余磁感应强度和矫顽力，才能获得较高的磁场强度，并且在使用过程中不易退磁，故永磁磁系要用硬磁材料制作。
硬磁材料主要有：永磁合金（如铝镍钴合金）和永磁铁氧体（如锶铁氧休、钡铁氧体等）两种。永磁合金磁铁的优点，是剩余磁石应强度大， 磁能积（BH）值大；缺点是价格昂贵，制造工艺复杂，永磁铁氧体，其化学式可写成MO.nFe2O2，具有六角形的结晶形式。化学式中的M是个符号，可为钡、锶、铅等元素；化学式中的n，是表示Fe2O3的个数，一般n=5～6.例如，当M若是钡时，称为钡铁氧体，即BaO.nFe2O3，以此类推。
永磁铁氧体是用高纯度的Fe2O3和MCO3表示钡或锶等碳酸盐，经细磨，干压成型，预烧后，再破碎细磨。然后侦其在磁场内成型，再经烧结，磨加工等工序而制成。永磁铁氧体的优点是原料价廉源广，矫元力大；缺点是剩余磁感应强度不高，制作磁极时截面积较大，故其用量多；性脆易碎。目前，永磁铁氧体在我国磁选工业中，广泛用于分选强磁性矿物的弱磁场磁选机中。
四、 磁铁的磁特性
若采用铁氧体作为磁选机磁场的磁源，首先将铁氧体旋转在磁化磁场中磁化，取出后才能使用。因此，表征氧体磁特性，是该铁氧体饱和磁滞回线中，处于第二象限的这段曲线。该段曲线称铁氧体的退磁曲线。例如， 磁铁选用锶铁氧体，图13-5便是锶铁氧体的退磁曲线。它表示了锶铁氧体剩余磁感应强度与退磁场强度的关系。称其为锶铁氧体 磁铁的磁特性曲线。
如果将一个很长的锶铁氧体永磁材料，置于磁化磁场中进行磁化，达到磁饱和点后，撤消磁化磁场。然后，使其长度减小 ，直到为零，同样也可得到该锶铁氧体的退磁曲线。当材料成分不变，制造工艺条件相同时，按上述方法所获的退磁黄线，与单块材料在充磁机中呈闭合状态进行磁化，所测得的退磁曲线，是完全一样的。这就是说，永磁村料长度的，和反射磁化磁场强度的逐渐增大，具有相同的效应。
参看图13-5，退磁曲线与B轴的交战Bc，为 磁铁的剩余磁感应强度，简称剩磁；与H轴的交点Hj，为 磁铁的矫元力。 磁铁的B越大，它所产生的磁场地也越强，显然，产生一定的磁场强度所需要 磁铁的数量，可越少。当 磁铁的Hj越大， 磁铁的磁性就越稳定，在使用过程中，越不易退磁，因而使用寿命也就越长。可见，对永磁材料来说，有关外还和的B和H是两个质量指标，这两个指标越大，说明该 磁铁的质量越优。若使用这种磁性材料制造磁选机，不但用量少，而且磁性稳定。