磁気分離

磁気分離は、磁石を使って磁性物質を引き寄せ、混合物の成分を分離するプロセスです。^[1]磁気分離に使用されるプロセスは、磁性物質から非磁性物質を分離します。この技術は、強磁性（鉄、ニッケル、コバルトを含む鉱物）および常磁性の選ばれた少数の鉱物に有効です。^[2] 金、銀、アルミニウムを含むほとんどの金属は非磁性です。

磁性物質を分離するために、多種多様な機械的手段が使用されています。^[2]磁気分離では、液体を運ぶ2つの分離ドラム内に磁石が配置されています。磁石のおかげで、磁性粒子はドラムの動きによって漂います。これにより、磁性濃縮物（鉱石濃縮物など）が生成されます。^[2]

マイケル・ファラデーは、物質が磁気環境に置かれると、環境の強度がそれによって変化することを発見しました。^{[3]この情報から、彼はさまざまな物質を}磁気特性で分離できることを発見しました。下の表は、一般的な強磁性鉱物と常磁性鉱物、およびそれらの鉱物を分離するために必要な磁場の強度を示しています。 ^[3]

1860年代には、磁気分離が商業化され始めました。これは鉄と真鍮を分離するために使用されました。^[3] 1880年代以降、強磁性材料が磁気分離され始めました。とりわけ、トーマス・エジソンは貧弱な鉄鉱石の磁気濃縮を商業化しようとしましたが失敗しました。1900年代には、高強度磁気分離が開始され、実用的な材料の分離が可能になりました。^[3]

第二次世界大戦後、最も一般的に使われたシステムは電磁石でした。この技術はスクラップ置き場で使用されました。磁気選別は1970年代後半に再び開発され、新しい技術が導入されました。^[2]新しい磁気選別方法には、磁気滑車、オーバーヘッド磁石、磁気ドラムなどがあります。

コーンウォールのサウス・クロフティ鉱山やイースト・プール鉱山のように鉄マンガン重石がスズ石と混ざっていた鉱山や、タスマニア島モイナのシェパード・アンド・マーフィー鉱山のようにビスマスと混ざっていた鉱山では、磁気分離法を使って鉱石を選別していた。これらの鉱山では、ウェザリルの磁気分離機（ジョン・プライス・ウェザリル、1844-1906年発明）^[4]と呼ばれる装置が使われていた。この機械では、生の鉱石は焼成後、コンベアベルトに乗せられ、2対の電磁石の下を通り、その下には供給ベルトと直角に別のベルトが走っていた。最初のボールのペアは弱く磁化されていて、存在する鉄鉱石を引き寄せる役割を果たしていた。2番目のボールのペアは強く磁化されていて、弱い磁性を持つ鉄マンガン重石を引き寄せていた。^[4]これらの機械は1日あたり10トンの鉱石を処理できた。

磁気分離は、磁性材料をスクラップや不要な物質から分離する電磁クレーンにも使用できます。^[1]これは、輸送機器や廃棄物管理に使用されている理由を説明しています。 この技術を使用すると、商品から不要な金属を取り除くことができます。 すべての材料を純粋に保ちます。^[1]リサイクルセンターでは、リサイクルから部品を分離したり、金属を分離したり、鉱石を精製したりするために、磁気分離がよく使用されます。 ^[1]頭上磁石、磁気滑車、磁気ドラムは、リサイクル業界で使用されている方法です。^[1]

磁気分離は鉄の採掘にも有用である。鉄は磁石に引き付けられるからである。^[3]

あまり知られていないが非常に重要なもう一つの用途は、プロセス産業で磁石を使用して製品の流れから金属汚染物質を除去することです。^[1]これは食品産業や製薬産業で非常に重要です。

磁気分離は、汚染を制御する必要がある状況、化学処理、および非鉄低品位鉱石の選鉱中にも使用されます。^[1]

磁気分離は、乳製品、穀物および製粉、プラスチック、食品、化学、油、繊維などの業界でも使用されています。N52磁石は、食品加工、リサイクル、製造における磁気分離に使用されています。^[5]食品の安全性を向上させ、リサイクルの品質を高め、製造における機器を保護し、これらの業界全体で効率と高い基準を確保します。^{[6] [7]}

磁気細胞分離は増加傾向にあります。現在、臨床治療、特に癌や遺伝性疾患の研究に使用されています。^[8]磁気細胞分離は、免疫磁気細胞分離 (IMCS) の先駆者である Zborowski が市販の磁気細胞分離を分析したときに転機を迎えました。Zborowski は、当時使用され、現在も使用されている重要な新事実を発見しました。^[8]今日、癌や遺伝性疾患に関する治療製品の製造は、これらの発見により革新されています。^[8]

磁気分離技術は微生物学でも使用されています。この場合、結合分子と抗体は、特定の生存生物、核酸、または抗原を分離するために使用されます。^[9]この技術は、細菌種を分離して、特定の生物を標的とする遺伝子を識別し、診断するのに役立ちます。^{[9]磁気分離技術をPCR（}ポリメラーゼ連鎖反応）と組み合わせると、感度と特異性が向上します。^[9]

低磁場磁気分離は、水の浄化や複雑な混合物の分離などの環境分野でよく使用されます。^[10]低磁場勾配とは、1メートルあたり100テスラ未満の磁場勾配のことです。^[10 ] この技術には、単分散磁鉄鉱（）とナノ結晶（）が使用されます。^[10]${\displaystyle {\ce {Fe3O4}}}$${\displaystyle {\ce {NCs}}}$

ボイラーの配管には磁気フィルターが取り付けられており、循環水から磁鉄鉱を収集します。磁鉄鉱が蓄積して暖房システムの効率が低下する前に収集します。暖房システムの周りを循環する水は、蓄積する可能性のあるスラッジ（または磁鉄鉱）の破片を拾います。磁気フィルターは、水が周囲を流れるときに強力な磁石でこれらの破片をすべて引き寄せ、配管やボイラーにスラッジが蓄積するのを防ぎます。^[11]

弱磁気分離は、再利用できるよりクリーンな鉄分を多く含む製品を作るために使用されます。^[12]これらの製品は不純物が少なく、鉄分が多く含まれています。この技術はリサイクル技術として使用されています。^[12]これは、製鉄スラグの微粉と粒子サイズの選別と組み合わせて使用​​されます。^[12]

^[13]によれば、相対透磁率 mu sub (pr) を持つ透過性粒子の単位体積あたりの磁力は、磁束密度の 2 乗の空間勾配に比例することが示されています。この式は、磁気有限要素解析ソフトウェアで使用して、さまざまな実際の例で力の密度を計算することができ、Oberteuffer の論文と一致する結果が得られます。