矿物磁学性质(magnetic properties of mineral)

矿物被外磁场磁化后所具有的性质。这些性质包括被外磁场所吸引、排斥或产生磁矩以及对外界产生磁场等。矿物所具有的磁性是矿物磁选的前提条件。在磁选工艺中需要掌握和了解矿物在不同磁场强度和不同温度下的磁性变化规律，并常用矿物磁学原理解释矿物在磁选中的行为。自然界的各种物质都具有不同程度的磁性，但大部分物质的磁性很弱，只有少数物质显示较强磁性。古代发现的“磁石”就是磁性很强的天然矿物磁铁矿。磁性的产生是物质内部分子或原子中电子运动的结果。电子绕核转动及自身绕轴旋转而形成环形电流。因而产生磁场。电子绕原子核作轨道运动所产生的磁矩(表征磁性强弱和方向的物理量)很弱，可忽略不计。而电子自旋运动所产生的磁矩较强，是物质具有磁性的根本原因。矿物在未被磁化之前，内部磁矩紊乱，不显磁性，而在磁场作用下矿物内部磁矩取向一致，磁性便显示出来，这一过程即矿物磁化。矿物的磁学性质主要有：导磁性、饱和磁化强度、剩磁、矫顽力、居里点、尼尔温度、比磁化率、磁滞曲线和退磁等。通常用矿物导磁率表征其磁性。矿物按磁性可分为抗磁性矿物、顺磁性矿物和铁磁性矿物三类。

饱和磁化强度   铁磁性矿物在外磁场中被磁化时的磁化强度(矿物本身磁化的程度称为磁化强度，是一个具有方向性的物理量)开始随着外磁场强度的增加而增加，到外磁场强度达到一定数值时，矿物的磁化强度不再增加，而达到最大值，此时的磁化强度即为矿物的饱和磁化强度。磁饱和是铁磁性物质中所有原子或离子磁矩成有序排列的结果。

剩磁   铁磁性矿物被磁化后，在撤除外磁场后保留的磁感应强度，亦称顽磁。剩磁不利于矿物的磁选提纯，由于磁性矿物的相互磁化会形成磁团，而在磁性矿物间夹杂有非磁性矿物，致使分选产品的纯度难以提高。磁铁矿是剩磁较大的矿物，磁黄铁矿剩磁较小。

矫顽力   已磁化的铁磁性矿物，当移去外磁场时，磁化强度并不减至零，还有剩磁，若使铁磁性矿物的剩磁退磁，必须施加与原磁化方向相反的外磁场，这个外磁场强度即为矫顽力Hc。矫顽力与铁磁性矿物的性质及原磁化的磁场强度有关。纯铁(99．91％)的矫顽力为0．012kA／m，磁铁矿的矫顽力为1．7kA／m，磁黄铁矿为1．2～1．7kA／m，矿物粒度与矫顽力成反比，粒度越粗矫顽力越小。

居里点   使铁磁性矿物转变成顺磁性矿物的临界温度，亦称居里温度。矿物的磁性与温度有关，到一定温度时发生相转变，当铁磁性矿物的温度升高到一定程度时，磁化率急剧下降，到某一温度(居里点)铁磁性消失，转变成顺磁性。即在居里点以下是铁磁性的矿物，在居里点以上变为顺磁性的。这种效应在少数几种物质特别是磁铁矿、磁赤铁矿等表现强烈。不同的矿物具有不同的居里点：磁铁矿为578℃；磁赤铁矿为675℃。

尼尔温度   抗磁性矿物转变为弱磁性或顺磁性时的相转变温度。抗磁性矿物的原子磁矩，在无磁场情况下，趋于有序的反平行排列；而在热能作用下则完全无序化并成为顺磁性。矿物的尼尔温度可作为抗磁性矿物加热磁选的依据。矿石矿物与脉石矿物的尼尔温度差异很大。如针铁矿为120℃、陨硫铁(FeS)为320～340℃、纤铁矿为23℃、方铁矿为-87℃；铁橄榄石为-147℃、辉石为-233℃。

比磁化率   矿物的容积磁化率与矿物密度之比。矿物磁性大小可以用矿物容积磁化率k表示，矿物在磁场中被磁化，磁化强度M与磁场强度H的关系如下：

M = kH

X = k / δ

式中X为比磁化率；δ为矿物密度。绝大多数矿物为弱磁性矿物，k是一个常数，只有少数强磁性矿物的k值不是常数。k值越大的矿物越容易被磁化。比磁化率是无量纲，但人们常赋予单位来表示，即其SI单位为cm3/g。

磁滞曲线   表征铁磁性矿物在磁化和退磁过程中，磁化强度与磁场强度和原有磁化程度关系的曲线。如图所示，当磁场强H增加时，铁磁质的磁感应强度B沿oa曲线增加，当磁场强度达到Hm时，磁感应强度达到饱和不再增加。当外磁场强度由右侧Hm变到左侧-Hm时，B沿abca’变化，又可达到饱和；如果再由-Hm变为Hm时则B沿a’b’c’a变化。当磁场强度由Hm变为零时，磁感应强度为ob线段，即表示剩磁，oc或oc’表示磁感应强度为零时所加的外加磁场强度，即矫顽力Hc。

退磁   使磁性物质失去磁性的过程。抗磁性矿物或顺磁性矿物的磁性随磁场的移去立即消失，而铁磁性矿物则在磁场移去之后仍具有剩磁。通常采用逐渐减弱的交变外磁场使铁磁性矿物退磁，也可采用加热方法退磁。