Определение магнитных свойств минералов

Определение магнитной восприимчивости минералов основано на взвешивании образцов, помещённых в магнитное поле. Чем больше прирост "массы" образца в магнитном поле, тем выше его магнитные свойства.

Для определения магнитной восприимчивости слабомагнитных минералов применяют пондеромоторный метод, предложенный Фарадеем. Магнитную восприимчивость образца определяют косвенным методом – сравнивают магнитные силы, действующие на исследуемый образец и эталон.

Рис. 3.2. Установки для определения магнитных свойств:

а – слабомагнитных минералов: 1 – весы; 2 – ферромагнитный экран; 3 –колбочка с образном; 4 – электромагнит; 5 – источник постоянного тока; б – сильномагнитных минералов: 1 – весы; 2 – стеклянный цилиндр с образцом; 3 – электромагнит (соленоид); 4 – источник постоянного тока.

Установка для определения магнитной восприимчивости пон-деромоторным методом состоит из электромагнита 4 и весов 1, которыми измеряется сила притяжения исследуемых образцов (рис. 3.2, а). Электромагнит имеет полюса со скошенными поверхностями, создающими изодинамическое поле (HgradH = const). Все части весов установки изготовляются из немагнитного материала. Между весами и электромагнитом устанавливается ферромагнитная плита 2 для экранирования магнитного поля.

Порошок слабомагнитного материала насыпают в стеклянную колбочку до метки и помещают в зазор между полюсами. После этого включают заданный ток в обмотке электромагнита и определяют "массу" образца в магнитном поле. То же самое выполняется с колбочкой, заполненной эталоном. В качестве эталона используются чистые минералы или химические соединения, например хлористый марганец МnСl₂ (χ = 14,45·10^-7 м³/кг). Кроме взвешивания образца и эталона в магнитном поле выполняются взвешивания при выключенном электромагните.

Измерения выполняют три-четыре раза, а затем по средним значениям рассчитывают удельную магнитную восприимчивость образца по формуле

(3.8)

где χ _ЭТ – удельная магнитная восприимчивость эталона, м³/кг; m _ЭТ – масса эталона, кг; m _ОБ – масса образца, кг; Δ m _ОБ – кажущийся прирост массы образца в магнитном поле, кг; Δ m _ЭТ – кажущийся прирост массы эталона в магнитном поле, кг.

Для определения магнитной восприимчивости сильномагнитных минералов применяют метод Гюи. Он основан на измерении силы, действующей на измельченный образец, помещённый в длинный стеклянный цилиндр. Стеклянный цилиндр помещается в соленоидную катушку так, что один конец будет находиться в сильном магнитном поле, а другой – в слабом (рис. 3.2, б). При этом цилиндр будет втягиваться в соленоид с усилием, зависящим от магнитных свойств образца.

Магнитная сила, втягивающая цилиндр внутрь катушки

(3.9)

где g – ускорение свободного падения, м/с²; Δ m – кажущийся прирост массы образца в магнитном поле, кг; χ – удельная магнитная восприимчивость образца, м³/кг; ρ_H – насыпная плотность образца, кг/ м³; S – площадь сечения образца, м²; Н, Н ₁ – напряжённость сильного и слабого магнитных полей, А/м.

Задача эксперимента заключается в определении Δ m при l – длине образца в трубке (м) и последующем вычислении χ по формуле

(3.10)

Этот метод позволяет определить не только удельную магнитную восприимчивость, но и значения намагниченности с магнитной индукцией образца для построения петли гистерезиса.