2.2.4. Гистерезис.

Общее определение слова «гистерезис» - отставание следствия от его причины.

Магнитным гистерезисом ферромагнетика называется отставание изменения величины намагниченности ферромагнитного вещества от изменения внешнего магнитного поля, в котором находится вещество.

Петлей гистерезиса называется кривая зависимости намагниченности ферромагнитного тела, помещенного во внешнее магнитное поле, от изменения индукции этого поля от + В_0н/ μ₀ до - В_0н/ μ₀ и обратно (рис 2.2.4.1).

Если процесс намагничивания ферромагнетика до насыщения (точка а на. рис 2.2.4.1) происходит по кривой 0а, то при снижении В₀/ μ₀ величина намагниченности изменяется по кривой а I_R . При В₀ = 0 у ферромагнетика остается некоторая величина остаточной намагниченности I_R. Это означает, что у ферромагнетика существует собственное (внутреннее) магнитное поле при отсутствии внешнего поля.

Рис 2.2.4.1 Петля гистерезиса.

Чтобы полностью размагнитить ферромагнетик, необходимо изменить направление внешнего поля. При некотором значении магнитной индукции –В_0к, которой соответствует величина –В_0к/μ₀, называемая коэрцитивной (задерживающей) силой, намагниченность I тела станет равной нулю. При дальнейшем увеличении индукции внешнего поля в направлении, противоположном первоначальному, величина намагниченности снова достигнет насыщения в точке b. Уменьшение внешнего поля до нуля и дальнейшее его увеличение до В₀/μ₀ = В_0н/ μ₀ приводят к замкнутой симметричной относительно точки 0 кривой – петле гистерезиса.

Коэрцитивная сила и форма петли гистерезиса характеризуют свойство ферромагнетика сохранять остаточное намагничивание. Ферромагнетики с широкой петлей гистерезиса называют жесткими магнитными материалами. Они обладают большой коэрцитивной силой и используются для изготовления постоянных магнитов. Пример – углеродистые, вольфрамовые, алюмоникелевые и другие стали, феррит бария, сплав самарий – кобальт. Ферромагнетики с узкой петлей гистерезиса называют мягкими магнитными материалами. Они обладают малой коэрцитивной силой и используются для изготовления сердечников трансформаторов, электродвигателей, генераторов и других устройств, при работе которых происходит перемагничивание в переменном магнитном поле.

2.2.5. Классификация минерального сырья в обогащении

Классификация минерального сырья в обогащении несколько отличается от классификации, принятой в физике.

К сильномагнитным минералам относятся минералы, магнитная восприимчивость χ которых находится в пределах от 3,5 * 10^-5 [м³/кг] и более. К ним относятся магнетит (Fe₃O₄), пирротин (Fe_nS_n+1), хромит (FeCr₂O₄), франклинит ((Zn,Mn)Fe₂O₄), титаномагнетит (Fe₃TiO₆).

Вторую группу составляют слабомагнитные минералы, удельная магнитная восприимчивость χ которых находится в пределах от 1,27 * 10^-7 до 7,5 * 10^-6 [м³/кг]. К слабомагнитным материалам относятся гематит Fe₂O₃, лимонит Fe₂O₃ * nH₂O, гетит FeO * n H₂O, пиролюзит MnO₂ и другие окислы марганца, вольфрамит (Fe, Mn) WО₄, колумбит-танталит ((Fe, Mn) Nb,Ta)₂O₆, ильменит Fe TiO₃, сфен Ca TiO₃.

В обогащении к немагнитным веществам относят не только истинные диамагнетики, но и часть парамагнетиков, удельная магнитная восприимчивость χ которых меньше, чем 1,27*10^-7 [м³/кг]. С развитием техники сепарирования при создании магнитных полей с более сильной напряженностью эта величина будет снижаться.

Магнитная восприимчивость данного минерала (вещества) – это физическая константа, зависящая от химического состава вещества, его кристаллического строения, крупности. С уменьшением крупности вещества магнитная восприимчивость уменьшается. При уменьшении размера частицы ниже размера нескольких атомов ферромагнитные свойства, по данным академика Вонсовского, исчезают. Удельная магнитная восприимчивость зависит также от температуры вещества (с увеличением температуры уменьшается) и от напряженности магнитного поля.

Для успешного разделения минерального сырья необходимо иметь разницу в магнитной восприимчивости (т. наз. коэффициент контрастности), равную 1,2-1,5, т.е. отношение χ₁/ χ₂ = 1,2 ÷ 1,5. Показатели обогащения значительно возрастают в том случае, когда коэффициент контрастности достигает 5 — 7.