PRACTICA #11UNIVERSIDAD MAYOR DE SAN ANDRESFACULTAD DE INGENIERIA

CONCENTRACION MAGNETICAESTUDIANTE: MIRANDA BAYRON OMAR GABRIELC.I. 4914894 LPCARRERA: ING. METALURGICAMATERIA: CONCENTRACION DE MINERALESFECHA: 19/05/2015

Campo MagnticoLos campos magnticos son producidos por corrientes elctricas, las cuales pueden ser corrientes macroscpicas en cables, o corrientes microscpicas asociadas con los electrones en rbitas atmicas. El campo magntico B se define en funcin de la fuerza ejercida sobre las cargas mviles en la ley de la fuerza de Lorentz. La interaccin del campo magntico con las cargas, nos conduce a numerosas aplicaciones prcticas. Las fuentes de campos magnticos son esencialmente de naturaleza dipolar, teniendo un polo norte y un polo sur magnticos. La unidad SI para el campo magntico es el Tesla, que se puede ver desde la parte magntica de la ley de fuerza de Lorentz, F magntica = qvB, que est compuesta de (Newton x segundo)/(Culombio x metro). El Gauss (1 Tesla = 10.000 Gauss) es una unidad de campo magntico mas pequea.

Ley de LorentzSegn se ve en el tema deElectrosttica en el vaco, la fuerza elctrica sobre una carga puntual en reposo viene dada por

Sin embargo, si dicha carga se encuentra en movimiento, la experiencia muestra que se ve sometida a una fuerza adicional. Esta fuerza, que llamaremosfuerza magntica, verifica que es: Proporcional a la carga Proporcional al mdulo de su velocidad Perpendicular a la velocidadCon estas condiciones, la fuerza magntica debe ser de la forma

siendoun nuevo campo, conocido como campo magntico. La fuerza total sobre una carga puntual es entonces

Esta expresin, que es vlida en general, tanto para situaciones estticas como dinmicas, se denominaFuerza de Lorentz.

Movimiento de una carga en un campo magntico Cmo se conocen las propiedades de la fuerza magntica indicadas anteriormente? Una posibilidad es estudiando el movimiento de una carga en un campo uniforme.Supongamos un campo magntico, y una carga q que penetra en el campo con velocidad inicial v0. Tenemos tres casos: Velocidad inicial paralelaEn este caso la fuerza inicial es nula

La velocidad no cambia ni entonces ni ms tarde, por lo que el movimiento es rectilneo y uniforme paralelo aB

Velocidad inicial perpendicularComo la fuerza es perpendicular a, se cumple queen todo instante.Escribiendo la 2 ley de Newton en componentes intrnsecas

La fuerza es puramente normal a, por lo que la aceleracin tangencial es nulay, al ser la celeridad constanteResultan una celeridad y un radio de curvatura constantes, por tanto el movimiento es circular y uniforme alrededor del campo magntico.

Velocidad inicial arbitrariaDescomponiendo el movimiento en los dos casos anteriores, resulta una superposicin de un movimiento circular alrededor del campo, combinado con uno rectilneo paralelo a ste.El resultado es un movimiento helicoidal uniforme

SEPARACIN MAGNTICA

La separacin magntica de menas de hierro ha sido utilizada por casi 200 aos, empleando para ello, una amplia variedad de equipos.

Los separadores magnticos aprovechan la diferencia en las propiedades magnticas de los minerales componentes de las menas. Todos los materiales se alteran en alguna forma al colocarlos en un campo magntico, aunque en la mayor parte de las sustancias, el efecto es demasiado ligero para detectarlo.

Los materiales se clasifican en dos amplios grupos, segn los atraiga o los repela un magneto: paramagnticos y diamagnticos.

1. Los diamagnticos se repelen a lo largo de las lneas de fuerzamagntica, hasta el punto donde la intensidad de campo ya es muy leve.Las sustancias diamagnticas no se pueden concentrar magnticamente.

Comportamiento de un diamagntico. Levitacin

Cuando se coloca unapartcula diamagntica en el seno de un campo magnticoaparece una magnetizacin en sentido opuesto al campo magntico. Puesto que la susceptibilidad de un diamagntico es negativa, pero nunca supera el valor -1 (esto es, la permeabilidad siempre es positiva), la imanacin tambin va en sentido opuesto al campo magntico:

El campo magntico en el interior de un diamagntico ser menor que el que campo aplicado: los diamagnticos reducen el campo magntico.

El que la magnetizacin vaya en sentido opuesto al campo aplicado hace que los materiales diamagnticos sean repelidos por los imanes. Supongamos una partcula diamagntica situada encima del polo norte de un imn (o de una bobina). El campoaplicado va hacia arriba, por lo que el momento dipolarde la partcula va hacia abajo. Al enfrentarse los polos norte, la partcula se ve repelida. Lo mismo si es un polo sur.Aplicando campos muy intensos puede hacerse levitar objetos formados por agua, como unapequea rana.Mtematicamente, eldipolo magnticoinducido en la partcula ser de la forma

conuna constante de proporcionalidad, negativa en este caso (en el caso particular de unapartcula esfricasu valor es = 3m / 0(3 + m)). Lafuerzasobre esta partcula ser

Con ayuda del clculo vectorial esta fuerza se puede escribir(Obsrvese que en este caso, la energa potencial no coincide con laenerga de un dipolo fijo en un campo externo). La fuerza impulsa al dipolo en la direccin de la mnima energa potencial. Teniendo en cuenta quees negativo, esta energa se puede escribir

Que nos dice que la energa ser mnima cuando lo sea el mdulo del campo magntico. En trminos fsicos, una partcula diamagntica tiende a moverse hacia donde el campo es ms dbil.Puesto que la interaccin entre imanes cumple la 3 ley de Newton, del mismo modo que podemos decir que una partcula diamagntica tiende a levitar cuando se coloca sobre un imn, tambin podemos afirmar el recproco: un imn tiende a levitar cuando se coloca sobre una superficie diamagntica. Este es el fundamento de la levitacin en superconductores.

2. Los paramagnticos son atrados a lo largo de las lneas de fuerza magntica hasta los puntos de mayor intensidad del campo. Los materiales paramagnticos se pueden concentrar en los separadores magnticos de alta intensidad.

Entonces por definicin, una sustancia paramagntica ser aquella que es atrada por un campo magntico. Es decir, un imn puede atraerla. Mientras que, una sustancia diamagntica, no lo ser.La explicacin de este fenmeno se logr al observar la distribucin de los electrones del ltimo nivel.Si en el ltimo nivel, se encuentran orbitales que tienen un solo electrn (que llamaremos desde ahora: electrones desapareados), el elemento presentar paramagnetismo, mientras que si presenta orbitales llenos (diremos que los electrones estn apareados), el comportamiento ser diamagntico.

Veamos un ejemplo:

El Litio (Z=3), tiene la siguiente configuracin: 1s22s1. El ltimo nivel (n=2), tiene un solo electrn (electrn desapareado).Ello har que el Litio se paramagntico.

En cambio, el Helio (Z=4), tiene la configuracin:1s22s2. El ltimo nivel tendr, dos electrones con los espines opuestos. Esto har que el Helio sea un elemento diamagntico.

La explicacin se encuentra en la disposicin de los espines. Si los electrones dentro de los orbitales tienen espines paralelos (ambos del mismo valor, ejemplo +), sern afectados por un campo magntico. Mientras que si los electrones tienen espines antiparalelos (uno con espn + y el otro con -), no ser afectado por un campo magntico.

La fuerza magnetizadora que induce las lneas de fuerza a travs de un material se llama intensidad de campo. La intensidad del campo magntico se refiere al nmero de lneas de flujo que pasan a travs de una unidad de rea. La capacidad de un magneto para elevar un mineral particular depende no solamente del valor de la intensidad de campo, sino tambin del gradiente de campo, es decir, la velocidad a la cual aumenta la intensidad de campo hacia la superficie magntica. El gradiente del campo magntico se asocia a la convergencia del campo magntico. Donde las lneas de fuerza convergen se induce un alto gradiente.En todos los separadores magnticos, ya sean de alta o de baja intensidad, o para trabajar en seco o en hmedo, se deben incorporar ciertos elementos de diseo. Una partcula magntica que entra al campo no solo ser atrada a las lneas de fuerzas, sino que tambin migrar la regin de mayor densidad de flujo, lo cual ocurre al final del punto. Esta es la base de la separacin magntica.

FORMAS DE SEPARCION MAGNETICA

Los separadores magnticos pueden ser del tipo electroimanes o imanes permanentes. Los electroimanes utilizan vueltas de alambre de cobre o de aluminio alrededor de un ncleo de hierro dotado de energa con corriente directa. Los imanes permanentes no requieren de energa exterior, las aleaciones especiales de estos imanes continan produciendo un campo magntico a un nivel constante en forma indefinida despus de su carga inicial, a menos que sean expuestos a influencias desmagnetizadoras.

En el separador magntico se deben incorporar las medidas necesarias para regular la intensidad del campo magntico y as permitir el tratamiento de varios tipos de materiales. Esto se logra fcilmente en los separadores electromagnticos variando la corriente, mientras que en los separadores que utilizan magnetos permanentes, se puede variar la distancia interpolar.

El separador magntico de banda transversal coge los materiales magnticos y los quita de la cinta de alimentacin descargndolos en un lado. La concentracin es por elevacin directa, y el producto magntico es limpio y libre de materiales no magnticos atrapados. La banda transversal ha sido utilizada para concentrar wolframita, monacita, y otros productos minerales de valor. Son equipos de baja capacidad. Las principales aplicaciones son las siguientes:Recuperacin de minerales finos no magnticos (rutilo) desde relaves magnticos molidos.Concentracin de minerales no magnticos (casiterita) desde minerales magnticos.Produccin de wolframita, tantalita y otros minerales magnticos de alto valor unitario.