磁选与电选

一、磁选的基本原理

磁选是在不均匀磁场中，利用各矿物间磁性差异而使不同矿物实现分离的选矿方法。多用于黑色金属矿石的选别和有色、稀有金属矿石的精选。非金属矿的磁选，即是从非金属矿物原料中除去含铁等磁性杂质，而达到非金属矿物提纯的目的。

矿石进入磁选设备的分选区后，矿物颗粒受到磁力和机械力 ( 包括重力、离心力、水流动力等) 的联合作用，磁性不同的矿粒受到不同的磁力作用。磁性较强的矿粒，在不均匀磁场作用下磁化，由于作用在各矿物颗粒上的磁力和机械力的合力不同，从而实现了磁性强的矿物和磁性弱的矿物 ( 无磁性矿物) 的磁选分离。

矿物的磁性是矿物质本身所具有的基本属性，是磁选的依据。自然界中各种矿物的磁性分为三类: 顺磁性、逆磁性、铁磁性 ( 亚铁磁性、反铁磁性) 。顺磁性矿物在磁场中呈微弱的磁性，代表矿物: 金红石、黑钨矿、角闪石、绿泥石、橄榄石、石榴子石、辉石等。逆磁性矿物在磁场中也呈微弱的磁性，代表矿物: 方铅矿、金刚石、石膏、萤石、刚玉、高岭土、煤、石英、长石。铁磁性矿物在磁场中呈强磁性，代表矿物: 磁铁矿、磁赤铁矿、赤铁矿、钛磁铁矿、磁黄铁矿等。

矿物的磁场多以其比磁化系数的大小来表示，可分为三类，见表 2 －8。

表 2 －8 矿物磁性及分类

二、磁选设备

磁选设备的结构多种多样，其分类方法也比较多。如按磁感应强度有弱磁场和强磁场之分按磁源可分永磁和电磁两类按作业方式分为干式和湿式按分选机形状有带式、筒式、辊式、环式等按给料粒度分为粗粒和细粒磁选设备。

在磁选设备的选择过程中，要依据矿物磁性及给料粒度选择，金属矿本身的磁选还要考虑磁性物的含量等。非金属矿本身多为非磁性矿物，但常含有一定的磁性矿物或弱磁性矿物组分。故高梯度磁选机应用较多。

( 一) 弱磁场磁选机

弱磁场磁选机主要用于强磁性铁矿石的分选。与非金属矿石分选有关的是磁辊筒和永磁圆筒式磁选机。前者用于干式分选大块和粗粒矿石，后者用于湿式分选细粒矿石。

1. 磁辊筒 ( 磁滑轮)

其结构见图 2 －23。它是由不锈钢或铜、铝等不导磁材料做成的辊筒。里面装配有圆周磁系。磁极极性沿轴向 N、S 交替，沿圆周方向不变。磁系固定在轴上。其磁系由永磁磁块嵌合而成。其结构简单，可直接安装在皮带运输机的头部，也可以配置成单独的干式磁选机。

矿石均匀地给到胶带上，当矿石经过磁辊筒时，非磁性或磁性很弱的块矿在离心力和重力作用下脱离胶带面，抛入非磁性矿中，磁性强的矿块受磁力作用被吸在胶带上，随胶带一起运动，至辊筒下部胶带离开辊筒伸直时，由于磁场强度减小而掉入磁性产品槽中。磁选过程见图 2 －23 ( b) 。

图 2 －23 永磁磁力辊筒结构示意图 ( a) 及磁选过程示意图 ( b)

磁辊筒多用于块矿磁选，给矿粒度为 75 ～ 10mm，大块磁力滚筒给矿粒度可达300mm，是一初步富集设备，可获得尚需进一步处理的粗精矿和最终尾矿，也可以用于除铁等。

2. 永磁圆筒式磁选机

永磁圆筒式磁选机是一种应用较广泛的湿式弱磁场磁选设备。主要由磁系、圆筒、分选槽、传动装置以及给料、排料和溢流装置组成。该磁选机有三种槽体结构形式: 顺流式( S) 、逆流式 ( N) 和半逆流式。半逆流式应用较多。其磁系由 3 ～ 5 个铁氧体磁块和导磁板组成的磁极构成，固定在圆筒轴上，工作时不旋转。磁极极性沿圆周方向交变，沿轴向不变，磁系包角为 106° ～117°。磁系偏向精矿排矿端，磁系偏角 ( 磁系中线与垂直直线的夹角) 为 15° ～20°。半逆流式 ( CTB，见图 2 －24) 为矿浆从槽体的下方给到圆筒的下部，非磁性产品移动方向和圆筒的旋转方向相同。顺流式 ( CTS) 为给矿方向和圆筒的旋转方向或磁性产品的移动方向一致。逆流式 ( CTN) 为给矿方向和圆筒旋转方向或磁性产品的移动方向相反。

工作原理及过程: 矿浆给入分选区时，在吹散水的作用下，呈松散悬浮状态，由于矿物比磁化系数不同，在磁场力作用下，强磁性矿物被吸附在圆筒表面上，并随圆筒旋转，在旋转过程中，由于磁极的极性交变，产生磁搅动作用，使夹杂在磁团或磁链中的脉石被清洗出来，而提高磁性产物的品位，磁性矿粒随圆筒转至磁系外区后，在冲洗水的冲洗作用下掉入精矿斗中。非磁性 ( 弱磁性) 矿物在箱内矿浆流的作用下，从底板上的尾矿孔流入尾矿管中，实现分离。

应用特性: 半逆流式磁选机由于矿浆呈悬浮状自下而上给入分选空间，磁性矿粒易于吸在圆筒面上，回收率高。尾矿流动方向与圆筒旋转方向相反，磁性矿粒有较多的被吸引机会，同时夹杂于精矿中的非磁性矿粒也容易被冲洗掉，磁性产品品位高，适合于 0. 15 ～1. 0mm 的细粒强磁性矿物的粗选和精选作业。

在顺流式磁选机中，磁性矿粒被吸在圆筒上后经过全部磁系弧长，磁搅动次数较多，磁性产物品位较高，但矿浆流速较大，小量磁性矿粒会被带走，回收率较低。适合于 6 ～10mm 的强磁性矿石的精选和粗选作业。

在逆流式磁选机中，磁性矿粒排出端距给矿处较近，磁搅动作用不强，磁性产品品位较低。但非磁性产品的排出口距给矿处远，矿粒经过较长的分选区，磁性产物的回收率较高。适合于粒度为 0. 6 ～1. 0mm 的细粒强磁性矿石的粗选或扫选。不适于处理粗粒矿石，因为易发生分选空间的堵塞。

图 2 －24 CTB 半逆流型永磁筒式磁选机结构

( 二) 强磁场磁选机

强磁场磁选机在非金属矿的选矿提纯中应用较多。

1. 干式盘式强磁场磁选机

目前我国生产且在生产实践中应用的多为单盘 ( Ф885 mm) 和双盘 ( Ф580 mm) 干式强磁选机。其结构见图 2 －25。结构主要由磁系、感应圆盘、振动槽、给料圆筒和传动装置等部分组成。其磁系成山字形，通过振动槽 ( 或皮带) 与圆盘构成闭合磁路。分选过程在槽面和盘尖边之间的空隙进行，空隙间距可以调节。为防止强磁性物料干扰磁选过程，在给料端经有一弱磁场磁选机，可预先选出强磁性物料。分选工作开始后，初分选矿物进入给矿斗，由弱磁场滚筒将磁性物分选出来，其余便均匀地呈薄层落在运转的输送皮带上，当矿物被送到磁盘下面时，磁盘便将弱磁性矿物吸出，并随着转动的磁盘被带到非磁场区，于是弱磁性矿物在自重和离心作用下离开磁盘落入精矿斗，未被吸出的矿物继续随皮带运行并落入尾矿斗，从而实现分选目的。

应用特性: 该磁选机适于分选比磁化系数大于 5. 0 ×10－ 7m3/ kg 的粒度小于 2 mm 的弱磁性矿石。因属于下给料、吸出式，选择性较强，能得到较纯的精矿。也可得到多个不同磁性的产品，工作平稳可靠。常用于含铁、钛矿物、锆英石、金红石、独居石等矿物的精选。

2. 干式双辊强磁场磁选机

该磁选机有永磁和电磁之分。主要由磁辊、感应卸矿辊、弱磁给矿筒、给矿料斗、接矿料斗等部分组成。磁辊有两个，相对配置，构成闭合磁路。每个磁辊由三个磁极两组永磁块组成，磁极极性相同。CGR －54 双辊磁选机结构见图 2 －26。

图 2 －25 双盘干式强磁选机结构示意图

图 2 －26 CGR －54 双辊磁选机

工作过程: 入选物料由上部的给料斗先给到弱磁给矿筒上，将强磁性矿粒选出。然后通过分矿槽和可调给矿料斗给到两磁辊之间的三个高磁场区。非磁性矿粒不受磁力作用，在重力作用下直接掉入矿斗 D。磁性矿粒受磁力作用被吸在磁极上，并随磁辊一起转动。随着磁辊转角的改变，磁场强度逐渐减弱，磁性不同的矿粒先后掉入 C 和 B 矿斗中，少量磁性强的矿粒被感应卸矿辊卸下至精矿斗 A。

应用特性: 该磁选机磁路短，磁场强度大，故生产能力大，分选效果好。适用于分选粒度为 3mm 以下的含有多种不同磁性的金属矿和非金属矿物。用于非磁性物料的提纯时，可得到较高的纯度。但不适合处理很细的物料。

3. CS － l 型和 CS － 2 型强磁场磁选机

CS － l 型强磁场磁选机结构见图 2 － 27。它是一种电磁感应辊式强磁场磁选机。主要由给矿箱、分选辊、电磁铁芯和机架等组成。磁选机主体部分为电磁铁芯、磁极头与感应辊组成的磁系。电磁铁芯和感应辊对称平行配置，四个磁极头连接在两个铁芯的端部，与感应辊组成口字形闭合磁路，两个感应辊与四个磁极头之间构成四个分选带 ( 分选间隙) 。

图 2 －27 CS －1 型电磁感应辊式强磁选机

分选过程: 入选矿物进入给矿箱，由给料辊将其从箱侧壁桃形孔引出，沿溜板和波形板进入感应辊和磁极头之间的分选间隙后，磁性矿粒在磁力作用下被吸到感应辊齿上并随感应辊一起旋转，当离开磁场区时，在重力和离心力的作用下脱离辊齿卸入精矿箱中非磁性矿粒随矿浆通过梳齿状的缺口流入尾矿箱内，而实现分离。

4. SHP 型湿式双盘强磁场磁选机

主要由机架 ( 框架) 、磁系分选系统、传动系统、冷却系统、电源与信号等几大部分组成。磁系系统是由两个焊在立柱上的 U 形磁极、激磁线圈和装在主轴上的转盘组成。磁极和转盘均用电工纯铁制成，激磁线圈通以直流电形成对称的四个磁极，分选系统由齿板组、活动压盖、排矿盒、压框、扰矿圈、接矿槽、冲洗嘴、给矿嘴组成。

图 2 －28 SQC －6 －2770湿式强磁选机

工作过程: 转盘旋转过程中，分选箱进入磁场区，齿板被磁化，这时给矿嘴将矿浆送入分选箱后，弱磁性矿物被吸附在齿板上部齿尖上，非磁性矿物逐渐通过齿板间隙排入分选箱下部尾矿槽。分选箱转至中矿冲水嘴下部时，冲洗水将吸附在齿板上部的矿物冲至齿板下部，这时的脉石连生体和少量矿物一起排入中矿槽，当转到与磁极中心线相垂直的位置时，分选箱便处于中性区，精矿精冲洗嘴喷入高压水，将精矿冲入精矿接矿槽，而完成矿物的分选过程。

特点及应用: 该机型噪声低，节电、体积小、安装调整容易装有自动报警系统，设备运转安全可靠。主要应用于弱磁性铁矿物分选，如赤铁矿、褐铁矿、镜铁矿、钛铁矿等。

5. SQC 型、SZC 型湿式平环强、中磁场磁选机

SQC － 6 － 2770 湿式强磁选机结构见图 2 － 28。它为环式链状闭合磁路，铜管绕制激磁线圈，低压大电流激磁，水内冷却散热降温，导磁不锈钢为聚磁介质。主要有给矿装置、分选转环、磁系、精矿和中矿冲洗装置、接矿装置、传动机构等组成。

分选过程: 带分选室的分选环在传动机构驱动下慢速旋转。分选室进入磁场后，齿板介质被磁化，物料由分选点给入分选室内，磁性矿粒受磁力作用被吸在齿板的尖端上，并随分选环转动，当转到中矿清洗位置，少量清洗水给入，将磁性矿粒中夹杂的脉石和矿泥冲洗掉排入尾矿槽中当分选室转到精矿冲洗位置时 ( 相邻两磁极之间的磁中性点) ，被压力水冲入精矿槽，非磁性矿浆则在重力和矿浆流的作用下进入尾矿槽中。

结构特点及应用特性: 磁系由内外同心圆环磁轭及铁芯构成环式链状闭合磁路 ( 激磁线圈用异形铜管绕制，套在垫有绝缘层的铁芯上，紧靠磁极头) 、磁路短、漏磁少、场强高、电耗低、选别效果好、结构简单、运行可靠，适用于黑色、有色和非金属矿中细粒级弱磁性矿物分选，如含赤铁矿、褐铁矿、钛铁矿等的石英、长石、霞石的提纯及高岭土的除铁 ( 铁矿物以褐铁矿为主) 。回收粒度下限为 20 μm。

6. 湿式双立环强磁场磁选机

该机型是 20 世纪 70 年代末我国研制成功的立环式强磁选机。主要由给矿器、分选环、磁系、尾矿槽、精矿槽、供水系统和传动装置等部分组成。

分选过程: 装有介质的分选圆环在磁场中慢速旋转。矿浆经细筛排除粗粒和杂质后沿圆环给入磁场中的分选室中，非磁性矿粒在重力作用下，随矿浆穿过球介质间隙流到尾矿槽中。磁性矿粒被吸在球介质磁力很大的部分表面上，并随分选环一起转动离开磁场区，再由压力水的冲洗流入精矿槽中。

结构特点及应用: 主要特点为球介质随分选环的垂直运转可以得到较好的松动。较好地解决介质的堵塞有退磁作用，容易卸矿适应性强，选别粒度较宽，应用较广。可用于有色和稀有金属矿物分选，也可用于非金属矿的除铁提纯，有效回收粒度下限为 20μm。

( 三) 高梯度磁选机

高梯度磁选机也是湿式强磁场磁选机，它通过两个途径来获得大的磁场梯度。梯度是由于采用了特殊的聚磁介质钢毛，从而大大提高其磁场作用力，较湿式强磁场磁选机高出许多倍，有效处理粒度下限可降至 10μm。在非金属矿的提纯上，高梯度磁选机更为常用。目前可用于高岭土、滑石、石墨、云母、长石、石英、方解石、萤石、煤矸石、型砂及含 S、As、Bi 等非金属矿石和原料的分选和提纯。对高岭土的提纯尤为重要。高岭土的提纯是目前高梯度磁选机应用的主要对象。

工作时先接通电流，线圈使产生磁场，钢毛即被磁化，接着自动打开给料阀，排料阀和流速控制阀，矿浆进入分选箱，通过被磁化的钢毛后，磁化物质被钢毛截留，其余未被磁化的料浆通过排料阀。打开冲洗阀，冲掉钢毛上的非磁性料浆，再关掉电源，钢毛磁性消失，再用水冲洗出被磁化的磁性矿物，整个过程按程序自动控制完成。

特点: 工序简单，成本低，无污染，效果好，适应性强。能借助于调整磁分离 *** 作参数来生产不同档次的产品，并可根据需求来控制生产成本。

1. 连续平环式 Sala 型高梯度磁选机

其结构见图 2 －29。Sala 型高梯度磁选机是一种应用较早且应用较多的磁选机，由萨拉磁力公司制造，性能不断得以提高，特别是钢毛的堵塞问题有了改进。主要由分选环、马鞍形螺线管线圈、铠装螺线管铁壳以及装有铁磁性介质的分选箱等部分组成。分选环装在一个中心轴上，由电机带动而旋转。根据选别需要确定其转数大小。环体由非磁性材料制成。分选环分成若干个分选室，分选室内装有耐蚀软磁聚磁介质 ( 金属压延网或不锈钢毛) 。分选环的直径、宽度、高度根据选别需要设计出不同的规格。连续式设备的磁体保留了周期式设备磁体的特点，即铠装螺线管磁体。这是区分其他湿式强磁选机的主要部分。为了在环式磁选机中产生均匀的磁场，磁体由两个分开的马鞍形线圈所组成，以便使装有介质的环体通过线圈转动。马鞍形螺线管线圈一般可采用空心方形软紫铜管绕成，通以低电压大电流，通水内冷。铁铠回路框架包围螺线管电磁体并作为磁极，磁场方向与矿浆流方向平行，分选介质的轴向与磁场方向垂直，因而介质元上下表面的磁力最大、流体阻力最小，容易将磁性颗粒捕收在介质元的上下表面。

图 2 －29 Sala － HGMS 连续式高梯度磁选机

分选过程: 矿浆由上导磁体的长孔中流到处在磁化区的分选室中，弱磁性颗粒被捕集到磁化的聚磁介质上，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，捕集在聚磁介质上的弱磁性颗粒随分选环转动，被带到磁化区域的清洗段，进一步清洗掉非磁性颗粒，然后离开磁化区域，被捕集的弱磁性颗粒在清洗水的作用下排出，成为精矿。

结构特点与应用特性: 高梯度磁选机属连续式工作，处理量大，适合分选磁性矿物含量高 ( 大于 50%) 的细粒和微细粒物料磁场的方向和矿浆的方向平行，矿浆流不直接冲刷介质，磁路结构合理，转环不是磁路的组成部分，磁体漏磁少，多用于分选弱磁性铁、钛、钨矿及非金属矿的提纯及降低煤的灰分和硫含量等。

2. 连续立环式 Slon 型脉动高梯度磁选机

主要由转环、转环驱动机构、激磁线圈、铁轭、脉动机构、给矿斗、尾矿斗、精矿斗、精矿冲洗装置、机架等部分组成。立环内装有导磁不锈钢介质 ( 钢网或钢毛) 。其结构及外形分别见图 2 －30 ( a) 及 ( b) 。

工作过程: 在矿物分选过程中，转环作顺时针旋转，矿浆从给矿斗给入，沿上铁轭缝隙流经转环，转环内的磁介质在磁场中磁化，磁介质表面形成高梯度磁场，矿浆中磁性颗粒被吸着在磁介质表面。被转环带到顶部无磁场区，被反向冲洗水冲入精矿斗，非磁性颗粒沿下铁轭缝隙流入尾矿斗被带走，周而复始进行矿物分选。

结构特点应用特性: 转环立式旋转，反向冲洗精矿，磁介质不容易堵塞 ( 尤其对大颗粒矿物) ，配有脉动机构，可消除机械夹杂现象，富集比大，回收率高工作运行可靠，对给矿粒度、浓度和品位的波动，适应性强。该机型多用于弱磁性金属矿物的分选，如赤铁矿、

褐铁矿、菱铁矿及有色选钛等。在非金属矿方面则用于长石、石英、霞石、红柱石、高岭土的除铁及选矿提纯。分选粒度下限可达 10μm。

图 2 －30 Slon 型磁选机结构图 ( a) 与外形照片 ( b)

3. CAD 型高梯度磁选机

该类型磁选机为周期式工作，多用于过滤含有磁性颗粒的悬浮液，又称为高梯度磁过滤器。也应用于高岭土等非金属矿的提纯。

该机主要由磁极、水内冷却激磁线圈、介质箱及箱内充填磁介质 ( 钢毛等) 等组成。分选过程: 磁场接通后，待分离的颗粒通过分离介质箱的聚磁介质，磁性颗粒被吸引并被捕获在钢丝上，悬浮液被净化后排出分离装置，介质达到饱和吸附能力时，停止给矿，断开磁场，用冲洗水将吸附颗粒洗下，达到磁性粒子与水的分离。

图 2 －31 筒式超导磁选机主体结构

( 四) 超导磁选法

适用于处理几种微米级或亚微米级的极弱的顺磁性矿物。由超导磁体 ( 铌钛线或铌锡线绕制而成) ，超低温冷却系统 ( 用液氦制冷，铌钛或铌锡超导磁体在 4. 2K 下达到磁体无直流的超导状态) ，分选管或分选装置 ( 使矿浆在超导磁场中将磁性矿物和非磁性矿物分开) 等部分组成。主体结构见图2 － 31。

特点: 能长期运转，与常规磁选机相比，降低电耗 80% ～90%，占地面积为原来的 34%，重量为相同生产能力的高梯度磁选机的 47%，具有快速激磁和退磁能力，可使设备减少分选、退磁和冲洗杂质所需要时间，从而提高矿物的处理能力。

如: 美国贝尔电话实验室建造了一种 10 万高斯的电磁体，电耗达 1600 千瓦时，每分钟还需用 4. 5t 水冷却。而 1976 年，日本制造了一台 17. 5 万高斯的超导磁体，是世界上最强的超导磁体，总耗电才 15 千瓦。超导体作为导线，每平方厘米截面积上可以流过几十万安培的大电流，可以产生十几万高斯的强磁场，而一般的电磁铁只能生产最大为 2 万高斯的强磁场。

三、电选的基本原理

电选是利用各种矿物的电性差别，在高压电场中实现矿物分选的一种选矿方法。它广泛地应用于有色、黑色金属和非金属矿物的分选。

1. 矿物的电性

矿物的电性表现为矿物的导电率、介电常数、比导电度等。

矿物的导电率表示矿物导电的能力，即电子在矿物体晶格中移动的难易程度。导电率越大，说明矿物的导电能力越强。依导电率值大小，可将矿物分成三类:

1) 导体矿物，如自然铜、石墨等矿物。

2) 半导体矿物，如硫化矿、金属氧化物等。

3) 非导体矿物，如硅酸盐和碳酸盐矿物。

矿物导电率的大小与温度、矿物的结晶构造、矿物的表面状态等因素有关。

矿物的介电常数: 表示物体隔绝电荷之间的相互作用的能力。介电常数愈大，表示隔绝电荷之间的相互作用的能力愈强。

矿物的比导电度: 矿物颗粒的电性 ( 即导电与否) 与颗粒和电极的接触面电阻有关，界面电阻又与高压电场的电位差有关。当电场的电压足够大时，界面电阻减少，导电性差的矿物亦可起导体作用。即各种矿物均有一个由非导体转为导体的电位差。将各矿物表现为导体时所需电位差与石墨的比值，称为比导电度。两种矿物的比导电度相差越大，越容易分离。

2. 矿物的带电方式

矿物在电选中带电方式主要有: 直接传导带电、感应带电、电晕带电和摩擦带电等。

传导带电: 当矿粒直接和电极接触时，导电性好的矿粒可直接从电极获得极性相同的电荷，即直接传导带电，矿物带电后则被电极极化而产生束缚电荷，靠近电极一端产生与电极相反的电荷，被电极吸引，导电性不同，从而在电极上的表现行为也不同。

感应带电: 矿粒不与带电体或电极接触，而在电场中受感应作用，导电性好的矿粒在靠近电极的一端因电极感应，产生和电极极性相反的电荷，另一端产生相同的电荷，且矿粒上的电荷可以移走，而使矿粒带电。导电性差的矿物，却只能被电极极化，其电荷不移走，因而产生不同的电性行为。

电晕带电: 在两个曲率半径相差很大的电极上，加足够的电压，细电极附近的电场强度将大大超过另一电极。在细电极附近的空气将发生碰撞电离，产生大量的电子和正负离子。

向符号相反的电极移动，形成电晕电流。这种现象叫电晕放电。在电晕电场中，不同性质的矿粒吸附空气离子而得符号相同但数量不同的电荷，表现不同的电力作用，从而实现分离。

摩擦带电: 不同性质的矿粒相互摩擦或者与给料设备表面摩擦，从而使不同性质的矿粒带上符号相反，数量足够的电荷，而使矿物带电。

电选过程中，多以传导带电和电晕带电结合运用。

3. 矿物电选过程

电选是在电选机的电场中进行。矿物颗粒给入电场后，由于导电性质的不同，使得矿粒在电场中以某方式带不同性质的电荷或带不同数量的电荷。从而受到不同的电场力的作用，以实现分离。

四、电选设备

电选机的型式有多种。

按电场特性可分为: 静电选矿机、电晕电选机和电晕—静电复合电场电选机不同电极结构时，颗粒运动轨迹见图 2 －32。

按结构特征可分为: 辊式、板式、带式电选机等。

按矿粒带电方式分为: 接触带电电选机、摩擦带电电选机、电晕带电电选机等。

1. YD 高压辊式电选机

这是我国自行研制的一种电选设备，它主要由主机、加热器和高压直流电源三部分组成。主机部分由转辊、电晕电极、静电极、毛刷和分矿板组成。主机结构如图 2 － 33所示。

图 2 －33 YD －3A型高压电选机

图 2 －32 不同电极结构时，颗粒运动轨迹示意图

分选过程: 该机型采用电晕电极和静电极 ( 偏极) 相结合的复合电场。高压直流电通至电晕电极和静电极后，由于电晕电极直径很小，从而向着辊筒方向放出大量电子，这些电子又将空气分子电离，正离子飞向负极，负电子则飞向辊筒 ( 接地正极) ，靠近辊筒一边的空间都带负电荷，静电极则只产生高压静电场，不放电。矿粒随转辊进入电场后，此时不论导体或非导体都同样地吸附有负电荷。由于矿粒电性质不同，运动和落下的轨迹也不同。导体矿粒获得负电荷后，能很快地通过转辊传走，同时又受偏极所产生的静电场的感应作用，靠近偏极的一端感生正电，远离偏极的另一端感生负电，负电又迅速地由辊筒传走，只剩下正电荷，由于正负相吸引，故它被偏极吸向负极 ( 静电极) ，加之矿粒自身又受到离心力和重力的切向分力作用，致使导体矿粒从辊筒的前方落下而成为精矿 ( 导体) 。对非导体矿物，虽也获得了负电荷，由于其导电性很差，获得的电荷很难通过辊筒传走，从而此电荷与辊筒表面发生感应而紧吸于辊 5 面。电压越高 ( 电场强度越大) ，此吸引力也就越大，随辊筒而被带到转辊之后方，用压板刷强制刷下，即为尾矿 ( 非导体) 。介于导体与非导体之间的中矿则落到相应的中矿斗中。

图 2 －34 单辊电选机

2. 金刚石选矿用单辊电选机

主要由接地电极、电晕电极、偏向电极、给矿装置、刷子、产品分隔板、传动装置等部分组成。接地电极为直径 200 mm，长度 400 mm 的黄铜转辊。电晕电极为直径 0. 15 mm，长度为400 mm 的钨丝。偏向电极为直径 40 mm 的黄铜管，单辊电选机结构见图 2 －34。

电晕电极与偏向电极接有电压为 15 ～ 20kV 的电源。电极之间距离可以通过改变电晕电极及偏向电极的空间位置来调节。

金刚石选矿用单辊电选机，也是在复合电场作用下依矿物导电性的差异而分选。

3. 美国卡普科高压电选机

该电选机也是辊筒式复合电场电选机，主要由给矿斗、辊筒电极、分矿隔板和接矿斗等部分组成，如图 2 －35、图 2 －36 所示。

图 2 －35 卡普科电选机电极结构

图 2 －36 卡普科工业型电选机

特点: 采用高压电源达 40 kV，分选效果显著提高采用大辊筒，直径有 200mm、250mm、300mm、350 mm 等多种型号，可更换，适应性强处理量大，每厘米辊筒长度每小时可达 18 kg，但中矿的循环量较大，约为 20% ～40%。

电选机在非金属矿的提纯分离上，应用较多，特别是金刚石、海滨砂矿、石墨、石棉等的选矿。一些常见的氧化矿和硅酸盐矿物电选分离体系简列如下:

重晶石—硅酸盐、石墨—石英、石灰石—石英、石榴子石—钛铁矿、高岭土—铁矿物、独居石—锡石、锆英石—锡石、蓝晶石—金红石与铁矿物、独居石—钛铁矿、长石—云母、金红石—独居石、金红石—海滨砂、金红石—锆英石、碳化硅—氧化铝—碳酸盐矿物、萤石—石英、铬铁矿—石榴子石等。

刻蚀技术可分为湿式刻蚀(wet etching)和干式刻蚀(dry etching)两种技术。第五章中已经对湿式刻蚀进行了较详细的介绍。湿式刻蚀具有待刻蚀材料与光阻及下层材质良好的刻蚀选择比（selectivity）。然而，由于化学反应没有方向性，因而湿式刻蚀是各向同性刻蚀。当刻蚀溶液做纵向刻蚀时，侧向的刻蚀将同时发生，进而造成底切（Undercut）现象，导致图案线宽失真。

机器人的“感觉”来自“传感器”。机器人的自适应功能正是依赖着各式各样的传感器输入所需的信息来实现的。肯定的说，没有传感器就没有电子自动化，就没有机器人。

传感器是一种能将某种物理参数如温度、湿度、光等非电量的变化，转换成为另一种物理量参数，如电流、电压等检测装置。传感器广泛应用于科学技术，上至宇宙航天，下至深海探测，无所不用。目前应用的传感器种类极多，根据工作性质、输出效应的性质，通常传感器可分为两类，第一类叫做参量式传感器，又叫调制式传感器。这类传感器把各种被测物理量转换成电路的电阻、电感、电容的变化。第二类叫做发生器式传感器。这类传感器本身是一种电能发生器，可以直接将被测非电量转换为电动势。如压电传感器、感应传感器等等。其它还有光电传感器、伺服传感器、器件传感器等等。所有的传感器都必须要求考虑其精度、灵敏度、变换特性、可靠性以及在恶劣条件下能够正常工作。

热敏电阻在温度测量方面通常作为温度传感器，大多数热敏电阻体是由金属氧化物混合物做成的。如氧化镍、氧化锰、氧化钴、氧化铁这些金属氧化物都是热敏电阻的原材料。热敏电阻的特性在于它一旦发热，电阻就会发生变化，有的热敏电阻发热电阻变小，有的热敏电阻发热电阻变大，各有各的用途。

比如为了防止电器在开启时瞬间的电流冲击，此时的电流往往是正常工作的若干倍，很容易造成过载或工作不稳定。在电路中加上热敏电阻，因电阻对电流的限制，起始电流不能很大，随着电流流过，电阻发热，电阻变小，电流就逐渐增大直至正常值。所以现在许多家电产品，如电冰箱、电视机，空调等都少不了热敏电阻。热敏电阻除了作电流控制或温度补偿元件还可以稳定电子线路和电动机电路。

气体传感器特别适合对气体进行检测。如烟雾传感器可以检测出含量极低的任何易燃气体或蒸气，气体传感器的内部是以半导体敏感元件为核心制作的。在敏感元件上装置了可以加热的灯丝，当灯丝加热后半导体受热氧化，此时敏感半导体会呈现出很高的电阻值。当检测器与一定种类的气体接触时，由于这些气体的“去氧化”作用，电阻会产生相应的下降，这就是半导体气体传感器的基本原理。铂线器件是常用的气体传感器之一，它是利用涂复特殊材料和未涂复特殊材料的二片铂元件，加热后电阻值会表现出明显差异的工作原理来作为气体传感器的。

光传感器的核心是硫化镉材料做成的光敏电阻，原理是电阻不同受光呈现的阻值不同。一般的光敏电阻在高速工作状态时灵敏度很低，为了解决这一问题，人们把光敏电阻与半导体的放大电路做在一起，使灵敏度大大提高。一般在强光下光敏电阻的阻值只有数十欧姆，处于全暗状态，光敏电阻的阻值可升到10兆欧姆。光敏电阻可直接对光测量，做曝光表，可以用做控制路灯随光亮程度的自动开关，可与激光等光学设备结合在自动控制中加以应用。

利用光电器件对于不同波长的光线其反映不同进而发展出超声波传感器、红外线传感器等用途很广泛。现在医院做超声波检查用的探头，实际上就是超声波传感器。而红外传感器常应用于各种电器遥控器的接收端。

酸碱传感器是利用“伏打”效应制成的传感器，原理十分简单。在一根细玻璃管中用二根不同金属做成电极，当这根玻璃管插入不同电解液中，由于酸碱电解液不同得到了不同的输出电压和极性。

压力传感器是利用半导体应变片元件制成的，应变电片发生形变时，会发出相应的电性能变化，它与电桥、放大器相结合可用于测量大气压力等等。

霍尔传感器是利用半导体“霍尔效应”工作的传感器，简单说来它是半导体磁场的一种反应。当磁场进入半导体时，半导体二端会形成一定的电位差，磁场越强，电位差就越大。如磁场进入的方向相反，那末电位差的极性也就跟着反转过来。霍尔器件传感器用于检测磁场强度十分理想，它的灵敏度为0.75～1.06毫伏／高斯。我们知道变化磁场用线圈也可测出，而对于恒定的磁场，线圈则无能为力，此刻霍尔传感器则是身怀绝技了。现在电脑使用的键盘，就是在按键下面装了一块小型磁铁，当磁铁按下去的时候，磁铁的磁场靠近了霍尔传感器，霍尔传感器输出信号，打开电路。这种开关方式不会产生电接触的噪声。电子琴的脚踏控制板也采用了霍尔传感器，这种在控传感器改变音量大小，不象以往用“电位器”那样，因电位器的电阻片磨损或污染会造成噪声。霍尔传感器还可以用来制造十分精密的电子指南针等等，目前实用的“磁罗盘”指南针也有采用电子射线、电子流原理式的。

湿度传感器采用镁、铬陶瓷材料加入氧化钛制成。这种传感器材料呈现多孔、微孔分布的半导体特性。因为这种材料易于吸收水分而改变电导率，所以做为湿度传感器，反应较灵敏。当水气较少时，材料内部化学吸附形成电解层，当水气增加时，导电能方明显增高，材料内部变化为物理吸附。水气越大，电导率越大，电阻越小。相对湿度超过30%时进入高湿区。传感器会出现水滴，这将影响传感器的正常工作。为此在传感器中设置了一组加热线，使传感器温度得到提高，防止了水滴的出现。

湿度传感器广泛应用于核反应堆、火力发电站、土砂测定、线路保护、抽湿机、影印、高压灭菌、造纸、药品等方面。

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