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[摘 要]阐述了磁处理技术的基本理论， 磁处理技术由于其独特性质和广泛的应用前景， 加强磁场与选矿技术的综合利用， 对保护环境、节约能耗、回收资源、磁处理机理的形成和选矿技术的发展等具有重要意义。
[关键词]磁处理技术；矿物；应用
中图分类号：U231.8 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）27-0255-01
引言：
磁现象是一种普遍存在的物理现象，而磁性存在于一切物质中，并与物质的化学成分、结构密切联系，在磁场中任何物质都将不同程度受到磁场作用的影响，并导致物质某些理化性质的改变，这一现象在磁学领域中称磁化效应 ，将物质置于磁场中而改变其部分理化性质的技术称磁化处理技术，或简称磁处理技术。
1 磁处理技术的基本理论
无论是矿物浮选还是矿物的化学浸出，都离不开一定的物理化学反应。而参与这些反应的基本粒子，本身就与磁有着紧密的联系，比如电子围绕原子核旋转，原子核和电子本身也在做自旋运动，这些都会产生磁场。1896年，当塞曼 （Zeeman）把光源置于磁场中时，观察到原子光谱的每条谱线都发生分裂。这一现象称为塞曼效应。塞曼效应产生的原因是原子内部的能量发生变化。光波是原子中的电子由高能级跃迁到低能级时发射的，高低能级的能级差决定光的发射频率，光的谱线发生分裂，说明施加磁场后原子内部发生了一些变化，出现了新的能级，且能级差发生了变化。代研究表明，参与化学反应的原子核与电子本身存在自旋现象，在此基础上建立起“自由基对理论”，这一理论是磁化学的核心，自由基对理论的内容是：当自由基对在化学反应中产生后，它们的自旋状态就会以一定形式在空间取向，或称为极化，自由基对的两个自旋矢量的不同取向，构成了自由基对的不同状态，自由基对常以单重态或三重态的状态存在，并可以在一定条件下相互转变，这种转变称为系间跃迁，在化学反应中，自由基对总是成对产生的，初生的一对自由基对构成一个“笼”，在反应过程中，初始自由基还会派生出新的自由基，这些自由基仍然可以成对存在，构成新的“笼”，“笼”的存在还需借助一定的外界条件，如果自由基反应是在“笼”内发生的，就称“笼反应”，相应产物称“笼产物”；如果自由基能够逸出到“笼”外去进行反应，就称“笼外反应”，相应产物称“笼外产物”。一般来说，自由基的笼外反应比笼内反应更有意义，因而在实际研究中总是希望能提高笼外反应在总反应中的份额。自由基反应在笼内发生还是在笼外发生，会直接影响反应速率与反应产物。比如，两个自由基在笼内发生反应，称为“重结合”。重结合若发生于两个初始自由基上，就意味着引发的无效，势必影响反应速率。另外值得注意的是，自由基的重结合只能发生在单重态自由基对之间。因此，只要尽可能防止自由基对以单重态的状态存在，自由基对就无法重结合，自由基反应就只能在笼外进行。要防止或减少自由基对以单重态的状态存在，就要控制自由基对的系间跃迁，而磁场作用恰好可以影响系间跃迁。在某些化学反应中施加一个外加磁场，可使系间跃迁得到控制，使自由基对尽可能多地保持在三重态，从而增加笼外反应的可能性。当然对特定的某些化学反应，要控制自由基对的系间跃迁还需很高的磁场强度。既然外加磁场可以控制自由基对的系间跃迁从而控制自由基对的赋存状态，而自由基对赋存状态的改变势必会引起反应体系若干性质的变化。反过来，在磁处理条件下，一些体系性质的变化更证实了磁处理能影响反应粒子赋存状态的事实。目前，磁处理控制物质化学反应越来越受到研究者重视。而自由基对理论在揭示化学反应机理方面也发挥了重要作用。
2 磁处理技术的应用
2.1 磁场处理水的机理的探讨
浮选法和化学浸矿法是矿物分离中应用最广泛的物理化学方法， 而浮选法与化学浸矿法常用的介质是水，水或分散于其中的物质是整个浮选过程与化学浸矿过程中最积极的参与者 ， 它们自身含有许多带未成对电子的自由基，在磁处理条件下 ，这些自由基的未成对电子将改变自旋方式 ， 进而会对化学反应过程产生一些影响， 磁处理影响矿物浮选与化学浸矿的行为正是基于这一原理 。国内外有许多专家对磁场处理水的物理性质做过反复的对比试验 ，发现磁场处理水的渗透压、表面张力 、粘滞系数 、pH值、介电常数和电导率等均有不同程度的变化，而且一般来说， 水溶液的变化比纯水要大些 。磁场处理水对盐的溶解度有所增大 ；某些气体（如氧气和二氧化碳 ）在磁场处理水中的溶解度也增大。而且发现磁场处理水的生物活性增加 ，并具有一定的杀菌效果。磁场处理会破坏水中原来的结构 。使较大的缔合水分子集团变成较小的缔合水分子集团 ， 甚至是单个的水分子。磁场处理还可以破坏水溶液中离子的水合状态 ，使水溶液内部结构受到更大程度的破坏 ，使得水溶液内部的结构跟原来大不一样 。所以水溶液的磁场处理效应比纯水更显著些。水可以依靠氢键的作用形成较长的缔合分子， 在磁场的作用下 ，受洛仑兹力的作用 ，正负离子做相反方向的旋转时 ，就必然会将连接在它们之间的氢键扭断，较长的缔合分子被截断为较短的缔合水分子， 从而使水的活性增加。VI.Klassen指出：磁化处理水有其最佳场强 ，这依赖于水的能谱 、组成及湿度。因此进一步发展磁化处理水的类型 ，有利于浮选和过滤。有关文献曾报道 ，针对诸暨黄金公司的金矿用 100kA/m左右的磁场处理水系后进行浮选 ，所得粗选金精矿品位90.1g/t， 回收率 86.5%，尾矿品位 1.29g/t；磁处理浮选与常规浮选相比 ，粗选金精矿品位提高了 10.24个百分点，回收率提高 7.92个百分点， 尾矿品位降低0.76个百分点 。水系磁处理浮选不同于磁选， 它仍然遵循浮选的原理 ，只是磁处理改变了水的物理化学性质 ，促进选矿指标的提高 。
2.2 磁浮选机理研究
磁处理技术是一项无污染 、成本低廉、施工方便的节能技术，虽然对磁处理机理作了大量的研究， 并在许多领域也取得了成功的应用， 但由于其复杂性 ，使得磁处理的机理研究工作存在许多困难， 至今还没有一种理论能够比较圆满地解释磁处理效应 ， 致使磁处理理论解释至今没有取得突破性的進展。磁处理技术在矿冶中的应用与研究主要集中在磁处理浮选与磁处理化学浸出两方面， 磁处理浮选将水系（水 、药剂溶液或矿浆）磁化后进行浮选 ，称为磁处理浮选 。磁处理浮选仍遵循浮选原理， 在浮选中，捕收剂一般都使用有机物 ，其作用是选择性地与矿物作用并使矿物表面疏水， 增加其可浮性， 而易于被气泡附着，有机物分散于水介质中易形成胶束， 胶束有利于自由基对理论中“笼”的形成， 这样在浮选过程中就表现出了磁处理的影响。磁处理化学浸出是将水系磁处理后进行化学浸出或在化学浸出过程中施加磁场作用的工艺 。目前 ， 对磁处理化学浸出的研究主要集中在金 、银等贵金属矿物的浸出方面 ，也有文献报道了磁处理浸铋、浸砷的研究。磁化提高金银等金属水冶浸出率的主要原因有：①可能改变了水或药剂溶液的性质， 增加溶液中氧浓度， 提高浸出效果 ；②可能改变了矿物表面的物质成分促进药剂在矿物表面的吸附 。
结束语：
对磁处理技术在矿物加工领域的深入研究， 将为提高复杂难选矿物浮选过程和分离过程的选择性提供新的有效的方法 ，并将逐步成为矿石分离技术的有效技术。
参考文献
[1] Г·С·克雷诺娃，崔洪山，林森.采用磁脉冲预处理强化从矿石和精矿中回收金的过程[J].国外金属矿选矿.2007（12）
[2] 李言涛，薛永金.水系统的磁化处理技术及其应用[J].工业水处理. 2007（11）
[关键词]磁处理技术；矿物；应用
中图分类号：U231.8 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）27-0255-01
引言：
磁现象是一种普遍存在的物理现象，而磁性存在于一切物质中，并与物质的化学成分、结构密切联系，在磁场中任何物质都将不同程度受到磁场作用的影响，并导致物质某些理化性质的改变，这一现象在磁学领域中称磁化效应 ，将物质置于磁场中而改变其部分理化性质的技术称磁化处理技术，或简称磁处理技术。
1 磁处理技术的基本理论
无论是矿物浮选还是矿物的化学浸出，都离不开一定的物理化学反应。而参与这些反应的基本粒子，本身就与磁有着紧密的联系，比如电子围绕原子核旋转，原子核和电子本身也在做自旋运动，这些都会产生磁场。1896年，当塞曼 （Zeeman）把光源置于磁场中时，观察到原子光谱的每条谱线都发生分裂。这一现象称为塞曼效应。塞曼效应产生的原因是原子内部的能量发生变化。光波是原子中的电子由高能级跃迁到低能级时发射的，高低能级的能级差决定光的发射频率，光的谱线发生分裂，说明施加磁场后原子内部发生了一些变化，出现了新的能级，且能级差发生了变化。代研究表明，参与化学反应的原子核与电子本身存在自旋现象，在此基础上建立起“自由基对理论”，这一理论是磁化学的核心，自由基对理论的内容是：当自由基对在化学反应中产生后，它们的自旋状态就会以一定形式在空间取向，或称为极化，自由基对的两个自旋矢量的不同取向，构成了自由基对的不同状态，自由基对常以单重态或三重态的状态存在，并可以在一定条件下相互转变，这种转变称为系间跃迁，在化学反应中，自由基对总是成对产生的，初生的一对自由基对构成一个“笼”，在反应过程中，初始自由基还会派生出新的自由基，这些自由基仍然可以成对存在，构成新的“笼”，“笼”的存在还需借助一定的外界条件，如果自由基反应是在“笼”内发生的，就称“笼反应”，相应产物称“笼产物”；如果自由基能够逸出到“笼”外去进行反应，就称“笼外反应”，相应产物称“笼外产物”。一般来说，自由基的笼外反应比笼内反应更有意义，因而在实际研究中总是希望能提高笼外反应在总反应中的份额。自由基反应在笼内发生还是在笼外发生，会直接影响反应速率与反应产物。比如，两个自由基在笼内发生反应，称为“重结合”。重结合若发生于两个初始自由基上，就意味着引发的无效，势必影响反应速率。另外值得注意的是，自由基的重结合只能发生在单重态自由基对之间。因此，只要尽可能防止自由基对以单重态的状态存在，自由基对就无法重结合，自由基反应就只能在笼外进行。要防止或减少自由基对以单重态的状态存在，就要控制自由基对的系间跃迁，而磁场作用恰好可以影响系间跃迁。在某些化学反应中施加一个外加磁场，可使系间跃迁得到控制，使自由基对尽可能多地保持在三重态，从而增加笼外反应的可能性。当然对特定的某些化学反应，要控制自由基对的系间跃迁还需很高的磁场强度。既然外加磁场可以控制自由基对的系间跃迁从而控制自由基对的赋存状态，而自由基对赋存状态的改变势必会引起反应体系若干性质的变化。反过来，在磁处理条件下，一些体系性质的变化更证实了磁处理能影响反应粒子赋存状态的事实。目前，磁处理控制物质化学反应越来越受到研究者重视。而自由基对理论在揭示化学反应机理方面也发挥了重要作用。
2 磁处理技术的应用
2.1 磁场处理水的机理的探讨
浮选法和化学浸矿法是矿物分离中应用最广泛的物理化学方法， 而浮选法与化学浸矿法常用的介质是水，水或分散于其中的物质是整个浮选过程与化学浸矿过程中最积极的参与者 ， 它们自身含有许多带未成对电子的自由基，在磁处理条件下 ，这些自由基的未成对电子将改变自旋方式 ， 进而会对化学反应过程产生一些影响， 磁处理影响矿物浮选与化学浸矿的行为正是基于这一原理 。国内外有许多专家对磁场处理水的物理性质做过反复的对比试验 ，发现磁场处理水的渗透压、表面张力 、粘滞系数 、pH值、介电常数和电导率等均有不同程度的变化，而且一般来说， 水溶液的变化比纯水要大些 。磁场处理水对盐的溶解度有所增大 ；某些气体（如氧气和二氧化碳 ）在磁场处理水中的溶解度也增大。而且发现磁场处理水的生物活性增加 ，并具有一定的杀菌效果。磁场处理会破坏水中原来的结构 。使较大的缔合水分子集团变成较小的缔合水分子集团 ， 甚至是单个的水分子。磁场处理还可以破坏水溶液中离子的水合状态 ，使水溶液内部结构受到更大程度的破坏 ，使得水溶液内部的结构跟原来大不一样 。所以水溶液的磁场处理效应比纯水更显著些。水可以依靠氢键的作用形成较长的缔合分子， 在磁场的作用下 ，受洛仑兹力的作用 ，正负离子做相反方向的旋转时 ，就必然会将连接在它们之间的氢键扭断，较长的缔合分子被截断为较短的缔合水分子， 从而使水的活性增加。VI.Klassen指出：磁化处理水有其最佳场强 ，这依赖于水的能谱 、组成及湿度。因此进一步发展磁化处理水的类型 ，有利于浮选和过滤。有关文献曾报道 ，针对诸暨黄金公司的金矿用 100kA/m左右的磁场处理水系后进行浮选 ，所得粗选金精矿品位90.1g/t， 回收率 86.5%，尾矿品位 1.29g/t；磁处理浮选与常规浮选相比 ，粗选金精矿品位提高了 10.24个百分点，回收率提高 7.92个百分点， 尾矿品位降低0.76个百分点 。水系磁处理浮选不同于磁选， 它仍然遵循浮选的原理 ，只是磁处理改变了水的物理化学性质 ，促进选矿指标的提高 。
2.2 磁浮选机理研究
磁处理技术是一项无污染 、成本低廉、施工方便的节能技术，虽然对磁处理机理作了大量的研究， 并在许多领域也取得了成功的应用， 但由于其复杂性 ，使得磁处理的机理研究工作存在许多困难， 至今还没有一种理论能够比较圆满地解释磁处理效应 ， 致使磁处理理论解释至今没有取得突破性的進展。磁处理技术在矿冶中的应用与研究主要集中在磁处理浮选与磁处理化学浸出两方面， 磁处理浮选将水系（水 、药剂溶液或矿浆）磁化后进行浮选 ，称为磁处理浮选 。磁处理浮选仍遵循浮选原理， 在浮选中，捕收剂一般都使用有机物 ，其作用是选择性地与矿物作用并使矿物表面疏水， 增加其可浮性， 而易于被气泡附着，有机物分散于水介质中易形成胶束， 胶束有利于自由基对理论中“笼”的形成， 这样在浮选过程中就表现出了磁处理的影响。磁处理化学浸出是将水系磁处理后进行化学浸出或在化学浸出过程中施加磁场作用的工艺 。目前 ， 对磁处理化学浸出的研究主要集中在金 、银等贵金属矿物的浸出方面 ，也有文献报道了磁处理浸铋、浸砷的研究。磁化提高金银等金属水冶浸出率的主要原因有：①可能改变了水或药剂溶液的性质， 增加溶液中氧浓度， 提高浸出效果 ；②可能改变了矿物表面的物质成分促进药剂在矿物表面的吸附 。
结束语：
对磁处理技术在矿物加工领域的深入研究， 将为提高复杂难选矿物浮选过程和分离过程的选择性提供新的有效的方法 ，并将逐步成为矿石分离技术的有效技术。
参考文献
[1] Г·С·克雷诺娃，崔洪山，林森.采用磁脉冲预处理强化从矿石和精矿中回收金的过程[J].国外金属矿选矿.2007（12）
[2] 李言涛，薛永金.水系统的磁化处理技术及其应用[J].工业水处理. 2007（11）