Визначення частоти розмагнічування тонких феромагнітних частинок

Abstract

Мета. Визначення мінімальної частоти змінного магнітного поля для розмагнічування магнетиту, що знаходиться в рудних зернах. Задача. Отримання аналітичного виразу, що дозволяє визначити час повороту частинки в зовнішньому змінному магнітному полі в залежності від розміру частинки і вмісту магнетиту в ній. Методи і апаратура. Теоретичний аналіз взаємодії частинки магнетитовмісної руди, що знаходиться у водному середовищі, із зовнішнім магнітним полем. Результати. Оскільки магнетит володіє залишковою намагніченістю, після магнітної сепарації він сам стає магнітом, і частки магнетитовмісної руди утворюють агрегати, всередину яких захоплюються частинки пустої породи, що в підсумку знижує якість залізорудного концентрату. Механічне руйнування агрегатів неефективне, так як після впливу намагнічені частинки знову об'єднуються, захоплюючи пусту породу. Кардинальним вирішенням проблеми є зниження залишкової намагніченості до нуля, інакше кажучи, розмагнічування. Для розмагнічування нерухомого магніту його досить помістити в зовнішнє змінне поле, амплітуда напруженості якого зменшується від значення, що перевищує залишкову намагніченість магніту, до нуля. Складніша ситуація з магнітом, який має можливість вільного обертання в просторі, тому що він буде повертатися таким чином, щоб вектори напруженості зовнішнього поля і залишкової намагніченості стали антипаралельними. Якщо частота змінного поля буде малою, то магніт в такому полі буде обертатися і повністю не розмагнітиться, що і спостерігається при розмагнічуванні магнетитовмісних рудних частинок в суспензії. Повороту рудних частинок перешкоджають сили інерції і в'язкісного тертя. Якщо період зміни напруженості зовнішнього магнітного поля буде значно меншим від часу повороту рудної частинки, то в цьому випадку відбудеться її повне розмагнічування. Сила впливу зовнішнього магнітного поля на частинку залежить від вмісту в ній магнетиту, а вплив сили, що перешкоджає повороту, від її розміру. У даній статті аналітично розглянуті питання взаємодії залізорудних частинок із зовнішнім магнітним полем. Наукова цінність. Отримано аналітичні залежності мінімальної частоти змінного магнітного поля, необхідної для розмагнічування магнетитовмісних рудних частинок в за-лежності від їх розміру і вмісту магнетиту. Практична значимість. Отримані результати дозволяють проектувати пристрої для розмагнічування магнетитовмісних частинок в суспензії. Ключові слова: розмагнічування, розмір, вміст магнетиту.

Цель. Определение минимальной частоты переменного магнитного поля для размагничивания магнетита, находящегося в рудных зернах. Задача. Получение аналитического выражения, позволяющего определить время поворота частицы руды во внешнем переменном магнитном поле в зависимости от размера частицы и содержания в ней магнетита. Методы и аппаратура. Теоретический анализ взаимодействия частицы магнетитсодержащей руды, находящейся в водной среде, с внешним магнитным полем. Результаты. Поскольку магнетит обладает остаточной намагниченностью, то после магнитной сепарации он сам становится магнитом, и частицы магнетитсодержащей руды образуют агрегаты, внутри которых защемляются частицы пустой породы, что в итоге снижает качество железорудного концентрата. Механическое разрушение агрегатов не эффективно, так как после воздействия намагниченные частицы вновь объединяются, защемляя пустую породу. Кардинальным решением проблемы является снижение остаточной намагниченности к нулю, иначе говоря, размагничивание. Для размагничивания неподвижного магнита его достаточно поместить во внешнее переменное поле, амплитуда напряженности которого уменьшается от значения, превышающего остаточную намагниченность магнита, до нуля. Сложнее обстоит дело с магнитом, имеющим возможность свободного вращения в пространстве, потому что он будет поворачиваться таким образом, чтобы вектора напряженности внешнего поля и остаточной намагниченности стали антипараллельными. Если частота переменного поля будет малой, то магнит в таком поле будет вращаться и полностью не размагнитится, что и наблюдается при размагничивании магнетитсодержащих рудных частиц в суспензии. Повороту рудных частиц препятствуют силы инерции и вязкостного трения. Если период изменения напряженности внешнего магнитного поля будет значительно меньше времени поворота рудной частицы, то в этом случае произойдет ее полное размагничивание. Сила воздействия внешнего магнитного поля на частицу зависит от содержания в ней магнетита, а воздействие силы, препятствующей повороту, от ее размера. В данной статье аналитически рассмотрены вопросы взаимодействия железорудных частиц с внешним магнитным полем. Научная ценность. Получены аналитические зависимости минимальной частоты пе-ременного магнитного поля, необходимого для размагничивания магнетитсодержащих рудных частиц в зависимости от их размера и содержания магнетита. Практическое значение. Полученные результаты позволяют проектировать устройства для размагничивания магнетитсодержащих частиц в суспензии. Ключевые слова: размагничивание, размер, содержание магнетита.

Purpose. Determination of the minimum frequency of an alternating magnetic field for the demagnetization of magnetite contained in ore grains Problem. Obtaining an analytical expression that allows one to determine the time of rotation of an ore particle in an external alternating magnetic field depending on the size of the particle and the content of magnetite in it. Methodology. Theoretical analysis of the interaction of a magnetite-containing ore particle in an aqueous medium with an external magnetic field. Findings. Since magnetite is characterized by residual magnetization, after magnetic separation it becomes a magnet, and magnetite-containing ore particles form aggregates inside which waste rock is trapped, which ultimately reduces the quality of iron ore concentrate. The mechanical destruction of aggregates is not effective, since after exposure the magnetized particles reunite, again trapping the waste rock particles inside these floccules. A cardinal solution to this problem is reducing the residual magnetization to zero, in other words, demagnetization. To demagnetize a stationary magnet, it is enough to place it in an external alternating magnetic field, the amplitude of which decreases from a value exceeding the residual magnetization of the magnet to zero. The situa-tion is more complicated with a magnet that has the possibility of free rotation in space, because it will rotate in such a way that the vectors of the external field strength and remanent magnetization become antiparallel. If the frequency of the alternating field is small, then the magnet in such a field will rotate and will not be fully demagnetized, as is observed during demagnetization of magnetite-containing ore particles in suspension. The rotation of ore particles is hindered by inertia and viscous friction. If the period of change in the intensity of the external magnetic field is much less than the time of rotation of the ore particle, then in this case its complete demagnetization will occur. The force of the external magnetic field on the particle depends on the content of magnetite in it, and the effect of the force that prevents rotation, on its size. The interaction of iron ore particles with an exter-nal magnetic field is analytically considered in this article. Scientific value. Analytical dependences of the minimum frequency of an alternating magnetic field necessary for the demagnetization of magnetite-containing ore particles depending on their size and magnetite content were obtained. Practical implication. The results obtained make it possible to design devices for the demagnet-ization of magnetite-containing particles in suspension. Keywords: demagnetization, grain size, magnetite content.