磁选

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磁选分离是利用磁铁吸引磁性材料来分离混合物成分的过程。^[1] 用于磁选的过程将非磁性材料与磁性材料分离。这种技术不是对所有的矿物都有用，但对很少的矿物有用，例如铁磁性(受磁场强烈影响的材料)和顺磁(受影响较小但效果仍然显著的材料)。^[2] 并非所有的金属都是磁性的；金、银和铝就是一些例子。

各种各样的机械装置被用来分离磁性材料。^[2] 在磁选过程中，磁铁位于两个装有液体的分离桶内。由于磁铁的作用，磁鼓的运动使磁性粒子漂移。这可以产生磁性精矿(例如精矿)。^[2]

目录编辑

1 历史编辑

迈克尔·法拉第(Michael Faraday)发现，当一种物质被置于磁性环境中时，环境的强度会被它改变。^[3] 有了这些信息，他发现不同的材料可以利用它们的磁性来分离。下表显示了常见的铁磁和顺磁性矿物以及分离这些矿物所需的磁场强度。^[3]

常见的铁磁和顺磁性矿物
	矿物	公式	场强(kG)
铁磁性	有吸引力	${\ce {Fe3O4}}$	1
铁磁性	磁黄铁矿	${\ce {Fe7S8}}$	0.5 - 4
顺磁性	钛铁矿	${\ce {FeTiO3}}$	8 - 16
	菱铁矿	${\ce {FeCO3}}$	9 - 18
	铬铁矿	${\ce {FeCr2O4}}$	10 - 16
	雌雄同体	${\ce {Fe2O3}}$	12 - 18
	黑钨矿	${\ce {(Fe,Mn)WO4}}$	12 - 18
	电气石		16 - 20

在十九世纪六十年代，磁选开始商业化。它被用来把铁和黄铜分开。^[3] 19世纪80年代后，铁磁材料开始磁性分离。在20世纪90年代，高强度磁分离的出现使得实用材料的分离成为可能。^[3]第二次世界大战后，最常见的系统是电磁铁。这项技术被用于废料场。磁选技术在20世纪70年代后期随着新技术的出现而再次发展起来。^[2] 磁选的新形式包括磁滑轮、高架磁铁和磁鼓。

在黑钨矿与锡石混合的矿山中，如康沃尔的南克罗夫特和东普尔矿，或与铋混合的矿山中，如塔斯马尼亚莫伊纳的谢博德和墨菲矿，磁选用于分离矿石。在这些矿场中，使用了一种叫做韦瑟里尔磁选机的装置(由约翰·普莱斯·韦瑟里尔于1844-1906年发明)^[4] 。在该机器中，煅烧后的原矿被输送到传送带上，传送带从两对电磁体下面通过，在电磁体下面还有与进料带成直角的传送带。第一对球被弱磁化，用来提取所有存在的铁矿石。第二对被强磁化并吸引了弱磁性的黑钨矿。^[4] 这些机器每天能处理10吨矿石。

2 常见应用编辑

磁选也可以用在电磁起重机上，它可以将磁性材料从废料和不需要的物质中分离出来。^[1] 这解释了它在装运设备和废物管理方面的用途。用这种技术可以从货物中除去不需要的金属。它能保持所有材料的纯净。^[1] 回收中心经常使用磁选来分离回收中的成分、分离金属和提纯矿石。^[1] 高架磁铁、磁滑轮和磁鼓是回收行业中使用的方法。^[1]

磁选在开采铁时由于铁能够被磁铁吸引也很有用。^[3]

另一个不广为人知但非常重要的应用是在加工工业中使用磁铁从产品流中去除金属污染物^[1]。这在食品或制药行业非常重要。

磁选还用于需要控制污染的情况、化学加工以及有色低品位矿石的开采。^[1]

磁选还用于以下行业:乳制品、谷物和碾磨、塑料、食品、化工、石油、纺织等。

3 磁性细胞分离编辑

磁性细胞分离的应用正在上升。它目前正被用于临床治疗，更具体地说，使用于癌症和遗传性疾病的研究。^[5] 当免疫磁性细胞分离(IMCS)先驱兹伯罗夫斯基分析商业磁性细胞分离时，磁性细胞分离发生了转变。兹伯罗夫斯基发现了一些重要的发现，这些发现在人类对细胞生物学的理解中曾经使用过，并且至今仍然在使用。^[5] 今天，由于这些发现，有关癌症和遗传疾病的治疗产品的制造正在被创新。^[5]

4 微生物学编辑

磁选技术也用于微生物学。在这种情况下，使用结合分子和抗体来分离特定的活生物体、核酸或抗原。^[6] 这项技术有助于分离细菌物种，以识别和诊断针对特定生物体的基因。^[6] 当磁选技术与聚合酶链式反应结合时，结果的灵敏度和特异性增加。^[6]

5 低磁场磁选编辑

低磁场磁选通常在环境中进行，例如水净化和复杂混合物的分离。^[7] 低磁场梯度是指小于每米100特斯拉的磁场梯度。^[7] 单分散磁铁矿(Fe3O4)和纳米晶体(NCs)被用于这项技术。^[7]

6 弱磁选编辑

弱磁选被用来生产可重复使用的更清洁的富铁产品。^[8] 这些产品杂质含量低，含铁量高。这项技术被用作回收技术。^[8] 它与炼钢炉渣细粉以及粒度筛选的选择相结合。^[8]

7 设备编辑

随着当今技术的进步，有多种设备可用于进行磁选。^[9] 炉排、平板磁体、磁体外壳、基本滤筒、滑轮、滚筒和自清洁分离器旨在通过重力、气动或磁力输送系统分离金属。^[9]

参考文献

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^https://web.archive.org/web/20221025123315/https://www.powderprocess.net/Equipments%20html/Magnets.html.
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^Oberteuffer, J. (1974). "Magnetic separation: A review of principles, devices, and applications". IEEE Transactions on Magnetics. 10 (2): 223–238. doi:10.1109/TMAG.1974.1058315..
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^Bronkala, William J. (2000-06-15), "Magnetic Separation", Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, ISBN 3527306730, retrieved 2019-04-03.
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^"Historical Markers - Samuel Wetherill". ExplorePAhistory.com. Retrieved 2012-08-20..
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^Brown, William H (1995). "Trends in patent renewals at the United States patent and trademark office". World Patent Information. 17 (4): 225–234. doi:10.1016/0172-2190(95)00043-7. ISSN 0172-2190..
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^Olsvik, O; Popovic, T; Skjerve, E; Cudjoe, K S; Hornes, E; Ugelstad, J; Uhlén, M (1994). "Magnetic separation techniques in diagnostic microbiology". Clinical Microbiology Reviews. 7 (1): 43–54. doi:10.1128/cmr.7.1.43. ISSN 0893-8512..
[7]
^Yavuz, C. T.; Mayo, J. T.; Yu, W. W.; Prakash, A.; Falkner, J. C.; Yean, S.; Cong, L.; Shipley, H. J.; Kan, A. (2006-11-10). "Low-Field Magnetic Separation of Monodisperse Fe3O4 Nanocrystals". Science. 314 (5801): 964–967. doi:10.1126/science.1131475. ISSN 0036-8075..
[8]
^Ma, Naiyang; Houser, Joseph Blake (2014). "Recycling of steelmaking slag fines by weak magnetic separation coupled with selective particle size screening". Journal of Cleaner Production. 82: 221–231. doi:10.1016/j.jclepro.2014.06.092. ISSN 0959-6526..
[9]
^Magnetics, Bunting. "Magnetic Separation Equipment | Bunting Magnetics". Bunting Magnetics Co. (in 英语). Retrieved 2019-04-04..

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