Nghiên cứu ứng dụng kỹ thuât tĩnh điện cao áp các phần tử có điện dẫn khác nhau

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI ĐINH QUỐC TRÍ NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG KỸ THUÂT TĨNH ĐIỆN CAO ÁP TRONG CÔNG NGHỆ TÁCH CÁC PHẦN TỬ CÓ ĐIỆN DẪN KHÁC NHAU LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT ĐIỆN Hà Nội – 2018 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI ĐINH QUỐC TRÍ NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG KỸ THUÂT TĨNH ĐIỆN CAO ÁP TRONG CÔNG NGHỆ TÁCH CÁC PHẦN TỬ CÓ ĐIỆN DẪN KHÁC NHAU Ngành: Kỹ thuật điện Mã số: 9520201 LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT ĐIỆN NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS. NGUYỄN ĐÌNH THẮNG Hà Nội – 2018 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan rằng các kết quả khoa học được trình bày trong luận án này là thành quả nghiên cứu của bản thân tôi trong suốt thời gian làm nghiên cứu sinh và chưa từng xuất hiện trong công bố của các tác giả khác. Các kết quả đạt được là chính xác và trung thực. Hà Nội, ngày 21 tháng 8 năm 2018 GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN NGHIÊN CỨU SINH PGS.

Nguyễn Đình Thắng Đinh Quốc Trí LỜI CẢM ƠN Đầu tiên, tôi xin bày tỏ lời cảm ơn sâu sắc và kính trọng đến thầy hướng dẫn khoa học trực tiếp, PGS. Nguyễn Đình Thắng đã trực tiếp hướng dẫn, định hướng khoa học trong quá trình nghiên cứu và đã giành thời gian và tâm huyết cũng như tạo điều kiện mọi mặt để tác giả hoàn thành luận án. Tác giả xin trân trọng cảm ơn Lãnh đạo trường Đại học Bách Khoa Hà Nội, Viện Đào tạo Sau Đại học, Viện Điện và Bộ môn Hệ thống Điện tạo mọi điều kiện thuận lợi nhất cho nghiên cứu sinh trong suốt quá trình học tập và nghiên cứu. Chân thành cảm ơn các Giảng viên và cán bộ Bộ môn Hệ thống điện, đã hỗ trợ tận tình giúp đỡ trong quá trình thực hiện luận án.

Cuối cùng, tác giả thực sự cảm động và từ đáy lòng mình xin bày tỏ lòng biết ơn đến người mẹ, người vợ yêu quý cùng các con thân yêu cùng nội ngoại hai bên của tôi đã luôn ở bên tác giả những lúc khó khăn nhất, những lúc mệt mỏi nhất, để động viên, để hỗ trợ về tài chính và tinh thần, giúp tác giả có thể đứng vững trong quá trình nghiên cứu và hoàn thiện bản luận án này. Tác giả luận án Đinh Quốc Trí MỤC LỤC MỤC LỤC. 1 DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT. 4 DANH MỤC HÌNH .1 Lý do chọn đề tài .2 Mục đích nghiên cứu .3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu .4 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài nghiên cứu .5 Cấu trúc của luận án.

CÔNG NGHỆ PHÂN TÁCH TĨNH ĐIỆN .1 Tình hình nghiên cứu trong nước .Tình hình nghiên cứu ngoài nước .1 Nguyên lý phân tách các phần tử và các công nghệ ứng dụng. Các mô hình thiết bị hiện có trong và ngoài nước .3 Kết luận chương 1. 24 CHƯƠNG II. PHÂN TÍCH VÀ ĐÁNH GIÁ ĐẶC TÍNH CÁC MẪU PHÂN TÁCH .Phát triển mô hình thử nghiệm của thiết bị phân tách tĩnh điện .1 Tính toán lựa chọn hình dạng kích thước điện cực .1 Lựa chọn vật liệu chế tạo điện cực .2 Lựa chọn hình dạng điện cực .3 Quy trình thực nghiệm đo kích thước và khả năng tích điện.

Thu thập và xử lý mẫu. Đo và mô phỏng kích thước tương đương của phần tử. Đo khả năng tích điện tích: .4 Kết luận chương 2. 42 1 CHƯƠNG III.

QUỸ ĐẠO CHUYỂN ĐỘNG CỦA CÁC PHẦN TỬ TRONG MÔI TRƯỜNG PHÂN TÁCH .1 Phân tích các lực tác động lên các phần tử trong điện trường .1 Các lực tác động lên phần tử mô phỏng .2 Phân tích sự tác dụng của các lực lên phần tử .3 Một số nhận xét và đánh giá .2 Xác định quỹ đạo bay của các phần tử trong môi trường thiết bị .1 Ý nghĩa của việc xác định quỹ đạo bay của các phần tử .2 Hình ảnh quỹ đạo bay của các phần tử cần phân tách .3 Vai trò chuyển động của các phần tử trong nguyên lý phân tách tĩnh điện. Quá trình tích điện của các phần tử cần phân tách .2 Tích điện do cảm ứng. Tích điện do ma sát .4 Kết quả mô phỏng quỹ đạo bay .Kết luận chương 3. 60 CHƯƠNG IV.

TỐI ƯU HÓA HIỆU SUẤT CỦA THIẾT BỊ PHÂN TÁCH TĨNH ĐIỆN .1 Mô phỏng phân bố điện trường trong thiết bị phân tách .1 Các phương pháp tính toán điện trường .2 Phần mềm mô phỏng COMSOL .3 Kết quả mô phỏng điện trường trong thiết bị trên phần mềm Comsol .4 Nhận xét kết quả mô phỏng .2 Quy trình thực nghiệm đánh giá ảnh hưởng của các thông số đến hiệu suất phân tách của thiết bị .1 Thực nghiệm phân tách khi chưa có điện trường:. Thực nghiệm phân tách khi có ảnh hưởng của điện áp. Thực nghiệm phân tách khi có ảnh hưởng của nhiệt độ sấy. Hiệu suất tách với Zircon:.

Hiệu suất tách với Ilmenite: .6 Nhận xét kết quả thực nghiệm .3 Kết luận chương 4. 91 KẾT LUẬN CHUNG. Các kết quả đã đạt được. Một số kết luận mới liên quan đến vấn đề nghiên cứu.

93 DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ. 95 TÀI LIỆU THAM KHẢO. 106 3 DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT AC Điện xoay chiều ADC Dòng điện một chiều hạ áp AND Điều chỉnh dòng điện AVR Tự động điều chỉnh điện áp BEM Phương pháp phần tử biên COMSOL Phần mềm mô phỏng phân bố điện trường DC Điện một chiều FDM Phương pháp sai phân hữu hạn FEM Phương pháp phần tử hữu hạn HVI Dòng điện phía cao áp HVU Điện cao áp IC Vi mạch ICL Mạch hiển thị LED Đèn tín hiệu LM Vi mạch khuếch đại thuật toán MA Máy biến áp RC Mạch điện trở điện dung TI Máy biến dòng đo lường TU Máy biến áp đo lường Uđk Điện áp điều khiển Iđk Dòng điện điều khiển 4 DANH MỤC HÌNH Hình 1. Nguyên lý hoạt động và thiết bị kiểu trục quay.

Nguyên lý hoạt động và thiết bị kiểu dùng hai điện cực phẳng. Nguyên lý hoạt động và thiết bị kiểu máng nghiêng .1 Phân bố khối lượng hạt theo thứ tự khay hứng sản phẩm, đường kính dây dẫn 0,5mm .2 Phân bố khối lượng hạt theo thứ tự khay hứng sản phẩm, đường kính dây dẫn 1,0mm .3 Phân bố khối lượng hạt theo thứ tự khay hứng sản phẩm, đường kính dây dẫn 1,5mm .4 Phân bố khối lượng hạt theo thứ tự khay hứng sản phẩm, dây dẫn hình trụ đường kính 5mm .5 Phân bố khối lượng hạt theo thứ tự khay hứng sản phẩm, sử dụng điện cực hình rẻ quạt .6 Hình dạng điện cực trên trong mô hình vật lý của thiết bị.7 Hình dạng điện cực dưới trong mô hình vật lý của thiết bị.8 Mô hình vật lý của thiết bị thử nghiệm .9 Thiết kế của tủ đo lường, điều khiển và bảo vệ.10 Phân bố kích thước trung bình của hạt sa khoáng. Sơ đồ đo điện tích hạt khi biết trị số điện trở R. Mô hình nguyên lý đo điện tích.

Kết quả đo điện tích của hạt sa khoáng. Khả năng nhiễm điện trái dấu của các thành phần Ilmenite và Zircon. Lực tác dụng lên các phần tử trong thiết bị tách sử dụng máng nghiêng .2 Thiết bị phân tách để chụp quỹ đạo bay. Khi chưa có điện áp đặt lên điện cực.

Khi có điện áp đặt lên điện cực. Mô hình nguyên lý thiết bị phân tách tĩnh điện sử dụng máng nghiêng.6 Khi chưa có điện áp .7 Điện áp đặt lên điện cực 10 kV .8 Điện áp đặt lên điện cực 20 kV .9 Điện áp đặt lên điện cực 30 kV .Chia miền mô hình theo phương pháp sai phân hữu hạn. Giới hạn trường của miền A trong mặt phẳng 2 chiều. Mô hình phần tử hữu hạn hình tam giác.

Giao diện của mô-dun AC/DC trong COMSOL. Giao diện phần phân tích tĩnh điện. Mô hình hình học của thiết bị tuyển tĩnh điện sử dụng trong mô phỏng. Phân bố và hướng của điện trường giữa các bản cực (hình trái), trị số điện trường lấy theo đường thẳng nối từ điện cực trụ đến cực bản, bắt đầu từ điện cực trụ (hình phải).

Trường hợp a=4cm, b=15cm và U=20kV. Phân bố điện trường, hướng của điện trường và trị số của điện trường lấy dọc theo khoảng cách từ điện cực trụ đến cực bản trong trường hợp thay đổi a. Từ trên xuống dưới a=3cm, a=2cm và a=1cm. Phân bố điện trường, hướng của điện trường và trị số của điện trường lấy dọc theo khoảng cách từ điện cực trụ đến cực bản trong trường hợp thay đổi b.

Từ trên xuống dưới b=14cm, b=13cm và b=12cm. Phân bố điện trường, hướng của điện trường và trị số của điện trường lấy dọc theo khoảng cách từ điện cực trụ đến cực bản trong trường hợp thay đổi điện áp U. Từ trên xuống dưới U=15kV và U=25kV. Phân bố điện trường, hướng của điện trường và trị số của điện trường lấy dọc theo khoảng cách từ điện cực trụ đến cực bản trong trường hợp thay đổi hình dạng điện cực âm phía trên.

Từ trên xuống dưới: kết quả mô phỏng khi thay bằng các hình trụ đường kính 5cm và đường kính 1cm .12 Phân bố khối lượng theo thứ tự các khay khi thay đổi góc nghiêng .13 Phân bố khối lượng theo thứ tự các khay khi điện áp thay đổi (Zircon) .14 Phân bố khối lượng theo thứ tự các khay khi điện áp thay đổi (Ilmenite).15 Phân bố khối lượng theo thứ tự các khay phụ thuộc nhiệt độ sấy (Zircon) .16 Phân bố khối lượng theo thứ tự các khayphụ thuộc nhiệt độ sấy(Ilmenite) .1 Lý do chọn đề tài Công nghệ phân tách các hạt sa khoáng ứng dụng kỹ thuật cao áp tĩnh điện là một trong những khâu công nghệ quan trọng đối với ngành khai thác khoáng sản, đặc biệt là khai thác các thành phần Imenite và Zircon có trong sa khoáng titan tại Việt Nam. Trên cơ sở đánh giá chung hiện nay [3,6], Việt Nam có nguồn tài nguyên sa khoáng titan đáng kể, với trữ lượng lớn và chất lượng tốt. Trong đó trữ lượng đã được thăm dò và đánh giá là khoảng hàng chục triệu tấn ilmenit, nằm dọc ven biển các tỉnh Quảng Ninh, Thanh Hóa, Hà Tĩnh, Quảng Bình, Quảng Trị, Thừa Thiên - Huế, Bình Định, Bình Thuận. Những tỉnh có trữ lượng lớn là Hà Tĩnh, Thừa Thiên - Huế, Bình Định, Bình Thuận [3].