三辊磁选机分选钛铁矿和金红石的原理基于两种矿物之间的磁性差异。钛铁矿属于弱磁性矿物，在6000~7000高斯磁场中可被吸附；而金红石属于非磁性矿物，几乎不受磁场作用。三辊磁选机的磁系由三个磁场强度逐级递增的永磁磁辊组成，混合物料依次通过各辊，实现连续分选。
第一磁辊磁场强度较低，主要用于去除物料中的铁质，如磁铁矿和铁屑。剩余物料进入第二磁辊，弱磁性的钛铁矿被吸附到辊筒表面，随辊体旋转至无磁区后落下收集。
第三磁辊属于强磁辊，用于分离可能存在的弱磁性矿物。而非磁性矿物金红石不受强磁场影响，单独收集。
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