49. Własciwości magnetyczne materiałów

Ferromagnetyki posiadają właściwości magnetyczne poniżej temperatury Curie.
Występuje w nich zjawisko nasycenia magnetycznego - wszystkie elementarne dipole
magnetyczne ustawiają się w kierunku zewnętrznego pola magnetycznego.
Ferromagnetyki posiadają właściwości magnetyczne poniżej temperatury Curie.
Występuje w nich zjawisko nasycenia magnetycznego - wszystkie elementarne dipole
magnetyczne ustawiają się w kierunku zewnętrznego pola magnetycznego. Pożądanymi
parametrami materiału magnetycznie twardego są:



duża wartość remanencji (indukcji szczątkowej), pozwalająca uzyskać siły
mechanicznej (proporcjonalnej do kwadratu indukcji)



duże natężenie koercji, pozwalające na uzyskanie jak największej energii
magnetycznej



odpowiednie własności mechaniczne (w zależności od zastosowania)



odporność na korozję

Energia magnetyczna magnesu (czerwona krzywa), obliczona jako iloczyn indukcji
magnetycznej B i natężenia pola magnetycznego H dla krzywej odmagnesowania (niebieska
krzywa) przechodzącej przez punkty remanencji B

r

i koercji

B

H

C

. Punkty B

a

i H

a

wyznaczają optymalny punkt pracy magnesu dla którego energia magnetyczna przyjmuje
maksimum.

50.Właściwości materiałów niemagnetycznych

-antyrównoległe uporządkowaniu elementarnych momentów magnetycznych w
podsieciach sieci krystalicznej

-momenty magnetyczne kompensują się do zera

51.Zmiana właściwości magnetycznych minerałów

Własności magnetyczne minerałów silnie zależą od niemal zawsze obecnych w ich
strukturze zanieczyszczeń lub domieszek izomorficznych pierwiastków "silnie
magnetycznych" (wykazujących własności ferromagnetyczne) takich jak żelazo. nikiel,
kobalt i niektóre lantanowce jak samar, dysproz a zwłaszcza terb. Domieszki tych
pierwiastków mogą na tyle zmienić własności minerałów, że np. minerał z teoretycznie

(tzn. w stanie "czystym") wykazujący własności diamagnetyczne staje się
antyferromagnetycznym.

52. Separatory magnetyczne dla ziaren drobnych i grubych

-niskiej intensywności pola(małe wartości H) w skrócie nazywane LIMS od angielskiego
wyrażenia low intensity magnetic separator

-wysokiej intensywności pola(duże wartości H) HIMS

-wysokiego gradientu (duże wartości dH/dx), HGMS

-izodynamiczne (o stałej wartości H dH/dx)

- inne np. high intensity low gradient magnetic separator

53 Opis procesu separacji elektrycznej

Separacja elektrostatyczna ta polega na rozdziale ziarn w polu elektrycznym w

oparciu o rodzaj

i wielkość ładunku elektrostatycznego zgromadzonego na ich powierzchni (rys. 11.1).

-

+

N a da wa

Ele k t ry z a c ja
powie rz c hni

Se pa ra c ja

+

-

F

el

= Q

t

E

Produk t y

F

g

= mg

e

l

e

1

Rys.1. Ogólna zasada separacji elektrycznej. Istnieją różne sposoby elektryzacji ziarn i
różne sposoby separacji. Objaśnienia symboli w tekście

Separacja elektryczna jest możliwa dzięki sile F

el

(N) działającej na ziarno

posiadające ładunek powierzchniowy Q

t

(C). Siła ta przemieszcza ziarna w zależności od

wielkości i znaku ładunku elektrycznego Q

t

na ziarnie, a jej wielkość zależy od natężenia

pola elektrycznego E (V/m), ponieważ (Wróblewski i Zakrzewski, 1984):

F

el

= Q

t

E = A q E

(11.1)

gdzie A oznacza powierzchnię ziarna (m

2

) ziarna, a q ładunek powierzchniowy ziarna

(C/m

2

). Pogrubione symbole F i E oznaczają, że wielkości te mają charakter wektorowy.

Siła działająca na ziarno jest także opisywana równaniem Coulomba i ma, w formie
niewektorowej, postać (Nussbaum, 1985):

F

QQ

h

el

o

t

 

1

4

2



54. Ładunek elektryczny

Ładunek elektryczny jest podstawową cechą materii. Wszelka znana jej postać musi
występować w w jednym trzech następujących stanów:

może mieć ładunek dodatni (+)

może być obojętne elektrycznie (ładunek zerowy)

może mieć ładunek ujemny (-)

Zarówno dodatnie, jak i ujemne ładunki mogą mieć różne - większe, lub mniejsze -
wartości. Najczęściej wartość ładunku oznaczana jest literą q lub Q.

Ładunki elektryczne oddziaływują ze sobą siłą elektrostatyczną

55. Minerały przewodzące i nieprzewodzące

Przewodnictwo elektryczne może być pomocną cechą diagnostyczną przy
rozpoznawaniu niektórych minerałów. Dobrymi przewodnikami są wszystkie

metale

rodzime

oraz niektóre

siarczki

i

tlenki

. Przeważająca większość minerałów jest jednak

złymi przewodnikami lub w ogóle nie przewodzi prądu elektrycznego. Niektóre z nich
mogą natomiast wykazywać właściwości piezoelektryczne lub piroelektryczne.

- piezoelektryczność - jest zdolnością minerałów do wytwarzania ładunków
elektrycznych pod wpływem nacisku, rozciągania lub skręcania. Właściwość tę posiada
m. in.

kwarc

.

- piroelektryczność - jest zdolnością minerałów do wytwarzania ładunków elektrycznych
pod wpływem ogrzewania. Właściwość tę posiadają m. in. turmaliny.

Minerały przewodzące można odróżnić od nie przewodzących przeprowadzając
proste doświadczenie. Wystarczy umieścić badaną próbkę na płycie cynkowej a
następnie całość zanurzyć w roztworze siarczanu miedzi. Jeżeli dany minerał jest
dobrym przewodnikiem, to na jego powierzchni, w miejscu kontaktu z

cynkiem

pojawi

się cienka warstewka

miedzi

.

56. sposoby elektryzacji ziaren

Znane są różne sposoby elektryzacji powierzchni ziarn. Można tego dokonać przez
pocieranie, jonizację, indukcję oraz kontakt ziarna z powierzchnią naładowanej
elektrycznie powierzchni.

57 Urządzenia do elektryzacji i separacji

Istnieją także różne sposoby dokonywania separacji, gdyż separacji można

dokonać w powietrzu w obecności pola elektrycznego oraz na naładowanych
powierzchniach, a także w sposób mieszany. Dlatego też istnieje bardzo wiele rodzajów
urządzeń do separacji elektrodynamicznej. Na rys. 11.3a pokazano schemat działania
separatora tryboelektrycznego, w którym ładunek powierzchniowy (dodatni lub
ujemny) pojawia się w wyniki tarcia ziarn, a separacja odbywa się w powietrzu.
Rysunek 11.3b zawiera separator jonizacyjny, w którym elektryzacja, powodująca
powstania ujemnego ładunku na wszystkich ziarnach, odbywa się w wyniku
bombardowania ziarn strumieniem elektronów i jonów powstałych z cząsteczek
powietrza, jako efekt wyładowań elektrycznych zwanych koronowymi. Z kolei, rys.
11.3c przedstawia separator indukcyjno - przewodzący, w którym elektryzacja
następuje w wyniku kontaktu ziarna z naładowaną elektrycznie powierzchnią i w jej
pobliżu. W wyniku kontaktu powstaje polaryzacja ładunku na ziarnach
nieprzewodzących i dodatni ładunek na ziarnach przewodzących. Gdy ziarna są w
pobliżu elektrody następuje w nich indukcja prowadząca do polaryzacji zarówno ziarn
przewodzących jak i nieprzewodzących.

A

-

+

Nadawa

Koncentr at

e

l

e

4

Odpad

b

-

+

N a da w a

e

l

e

2

ziar na

pr zewodzące

ziar na

niepr zewodzące

C

-

+

nadaw a

ziarna
przew odzące

ziarna
nieprzew odzące

pole
elektryczne

e le k t7

Rys. 11.3. Elektryzację i separację można prowadzić w różny sposób, a) elektryzacja
przez tarcie, separacja w powietrzu w polu elektrycznym, b) elektryzacja przez jonizację
(wyładowanie koronowe), separacja w polu elektrycznym powodującym jonizację, c)
elektryzacja przez kontakt z przewodzącą elektrodą (ścianą) oraz przez indukcje,
separacja w polu elektrycznym towarzyszącym elektryzacji elektrody

58 Flotacja Podstawy

Flotacja, metoda rozdziału substancji stałych (odpowiednio rozdrobnionych - zwykle
jest to minerał użytkowy i złoże płone) wykorzystująca różnicę zwilżalności tych
substancji przez

ciecz

. Substancja dobrze zwilżalna opada na dno naczynia, natomiast

substancja źle zwilżalna (której zwilżalność można dodatkowo obniżyć za pomocą tzw.
kolektorów, np. ksantogenianów) unosi się na powierzchni cieczy, silnie rozwiniętej
dzięki odpowiednim związkom pianotwórczym (np. krezole). Powstawaniu obfitej piany

służy przedmuchiwanie roztworu strumieniem powietrza. Flotacja jest stosowana m.in.
do oczyszczania złóż cynku, ołowiu, miedzi, siarki.

59. Opis flotacji

istnieje wiele sposobów opisu flotacji zarówno od strony teoretycznej

(modele flotacyjne) jak i eksperymentalnej
opis probabilistyczny prawdopodobieństwo utworzenia agregatu ziarno−pęcherzyk gazu

P=P

c

P

a

(1-P

d

)

Pc prawdopodobieństwo kolizji (zderzenia)
Pa prawdopodobieństwo adhezji
Pd prawdopodobieństwo odrywu
-opis poprzez prawa mechaniki
bilans sił działających w układzie
siły adhezji = siły odrywu
- inne

(termodynamika, mieszane)

60 Modele flotacyjne

ziarno płonne (hydrofilne)

ziarno hydrofobowe

pęcherzyk gazowy

woda

zrost

woda



pęcherzyk

ziarno