Nghiên cứu ứng dụng kỹ thuật tĩnh điện cao áp trong công nghệ tách các phần tử có điện dẫn khác nhau
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (1.16 MB, 108 trang )
MỤC LỤC
MỤC LỤC .................................................................................................................................. 1
DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT ............................................................................................ 4
DANH MỤC HÌNH .................................................................................................................... 5
MỞ ĐẦU .................................................................................................................................... 7
0.1 Lý do chọn đề tài .............................................................................................................. 7
0.2 Mục đích nghiên cứu ...................................................................................................... 10
0.3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu .................................................................................. 11
0.4 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài nghiên cứu ..................................................... 12
0.5 Cấu trúc của luận án........................................................................................................ 13
CHƯƠNG I. CÔNG NGHỆ PHÂN TÁCH TĨNH ĐIỆN ........................................................ 15
1.1 Tình hình nghiên cứu trong nước ................................................................................... 15
1.2.Tình hình nghiên cứu ngoài nước ................................................................................... 15
1.2.1 Nguyên lý phân tách các phần tử và các công nghệ ứng dụng ................................... 15
1.2.2. Các mô hình thiết bị hiện có trong và ngoài nước ..................................................... 19
1.3 Kết luận chương 1 .......................................................................................................... 24
CHƯƠNG II. PHÂN TÍCH VÀ ĐÁNH GIÁ ĐẶC TÍNH CÁC MẪU PHÂN TÁCH ........... 25
2.1 Đặt vấn đề ....................................................................................................................... 25
2.2.Phát triển mô hình thử nghiệm của thiết bị phân tách tĩnh điện ..................................... 27
2.2.1 Tính toán lựa chọn hình dạng kích thước điện cực ..................................................... 27
2.2.1.1 Lựa chọn vật liệu chế tạo điện cực ........................................................................... 27
2.2.1.2 Lựa chọn hình dạng điện cực .................................................................................... 28
2.3 Quy trình thực nghiệm đo kích thước và khả năng tích điện .......................................... 36
2.3.1. Thu thập và xử lý mẫu ............................................................................................... 36
2.3.2. Đo và mô phỏng kích thước tương đương của phần tử .............................................. 37
2.3.3. Đo khả năng tích điện tích: ........................................................................................ 38
2.3.4. Kết quả: ...................................................................................................................... 41
2.3.5.Nhận xét ...................................................................................................................... 42
2.4 Kết luận chương 2 ........................................................................................................... 42
1
CHƯƠNG III. QUỸ ĐẠO CHUYỂN ĐỘNG CỦA CÁC PHẦN TỬ TRONG MÔI TRƯỜNG
PHÂN TÁCH ................................................................................................................................ 44
3.1 Phân tích các lực tác động lên các phần tử trong điện trường ........................................ 44
3.1.1 Các lực tác động lên phần tử mô phỏng ...................................................................... 45
3.1.2 Phân tích sự tác dụng của các lực lên phần tử ........................................................... 47
3.1.3 Một số nhận xét và đánh giá ....................................................................................... 47
3.2 Xác định quỹ đạo bay của các phần tử trong môi trường thiết bị ................................... 48
3.2.1 Ý nghĩa của việc xác định quỹ đạo bay của các phần tử ............................................ 49
3.2.2 Hình ảnh quỹ đạo bay của các phần tử cần phân tách ................................................ 50
3.2.3 Vai trò chuyển động của các phần tử trong nguyên lý phân tách tĩnh điện ................ 52
3.3. Quá trình tích điện của các phần tử cần phân tách ....................................................... 54
3.3.2 Tích điện do cảm ứng .................................................................................................. 56
3.3.3. Tích điện do ma sát .................................................................................................... 57
3.4 Kết quả mô phỏng quỹ đạo bay ..................................................................................... 58
3.5.Kết luận chương 3 .......................................................................................................... 60
CHƯƠNG IV. TỐI ƯU HÓA HIỆU SUẤT CỦA THIẾT BỊ PHÂN TÁCH TĨNH ĐIỆN ..... 61
4.1 Mô phỏng phân bố điện trường trong thiết bị phân tách ................................................ 61
4.1.1 Các phương pháp tính toán điện trường ...................................................................... 61
4.1.2 Phần mềm mô phỏng COMSOL ................................................................................. 73
4.1.3 Kết quả mô phỏng điện trường trong thiết bị trên phần mềm Comsol ...................... 77
4.1.4 Nhận xét kết quả mô phỏng ........................................................................................ 82
4.2 Quy trình thực nghiệm đánh giá ảnh hưởng của các thông số đến hiệu suất phân tách
của thiết bị ................................................................................................................................. 83
4.2.1 Thực nghiệm phân tách khi chưa có điện trường: ....................................................... 85
4.2.2. Thực nghiệm phân tách khi có ảnh hưởng của điện áp .............................................. 87
4.2.3. Thực nghiệm phân tách khi có ảnh hưởng của nhiệt độ sấy ...................................... 88
4.2.4. Hiệu suất tách với Zircon: .......................................................................................... 89
4.2.5. Hiệu suất tách với Ilmenite: ....................................................................................... 90
4.2.6 Nhận xét kết quả thực nghiệm .................................................................................... 90
4.3 Kết luận chương 4 .......................................................................................................... 91
KẾT LUẬN CHUNG ............................................................................................................... 92
I. Các kết quả đã đạt được .................................................................................................... 92
2
II. 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 ........................................................................................................ 96
PHỤ LỤC ............................................................................................................................... 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 1.1. Nguyên lý hoạt động và thiết bị kiểu trục quay ....................................................... 20
Hình 1.2. Nguyên lý hoạt động và thiết bị kiểu dùng hai điện cực phẳng. ............................... 22
Hình 1.3. Nguyên lý hoạt động và thiết bị kiểu máng nghiêng ............................................... 23
Hình 2.1 Phân bố khối lượng hạt theo thứ tự khay hứng sản phẩm, đường kính dây dẫn 0,5mm
....................................................................................................................................................... 28
Hình 2.2 Phân bố khối lượng hạt theo thứ tự khay hứng sản phẩm, đường kính dây dẫn 1,0mm
....................................................................................................................................................... 29
Hình 2.3 Phân bố khối lượng hạt theo thứ tự khay hứng sản phẩm, đường kính dây dẫn 1,5mm
....................................................................................................................................................... 29
Hình 2.4 Phân bố khối lượng hạt theo thứ tự khay hứng sản phẩm, dây dẫn hình trụ đường
kính 5mm ....................................................................................................................................... 30
Hình 2.5 Phân bố khối lượng hạt theo thứ tự khay hứng sản phẩm, sử dụng điện cực hình rẻ
quạt ................................................................................................................................................ 30
Hình 2.6 Hình dạng điện cực trên trong mô hình vật lý của thiết bị. ....................................... 32
Hình 2.7 Hình dạng điện cực dưới trong mô hình vật lý của thiết bị. ...................................... 32
Hình 2.8 Mô hình vật lý của thiết bị thử nghiệm ...................................................................... 35
Hình 2.9 Thiết kế của tủ đo lường, điều khiển và bảo vệ. ........................................................ 36
Hình 2.10 Phân bố kích thước trung bình của hạt sa khoáng. .................................................. 37
Hình 2.11. Sơ đồ đo điện tích hạt khi biết trị số điện trở R ...................................................... 38
Hình 2.13. Mô hình nguyên lý đo điện tích ............................................................................. 40
Hình 2.14. Kết quả đo điện tích của hạt sa khoáng .................................................................. 41
Hình 2.15. Khả năng nhiễm điện trái dấu của các thành phần Ilmenite và Zircon ................... 42
Hình 3.1. Lực tác dụng lên các phần tử trong thiết bị tách sử dụng máng nghiêng ............... 44
Hình 3.2 Thiết bị phân tách để chụp quỹ đạo bay .................................................................... 49
Hình 3.3. Khi chưa có điện áp đặt lên điện cực ........................................................................ 51
Hình 3.4. Khi có điện áp đặt lên điện cực ................................................................................. 51
Hình 3.5. Mô hình nguyên lý thiết bị phân tách tĩnh điện sử dụng máng nghiêng................... 52
Hình 3.6 Khi chưa có điện áp ................................................................................................... 58
Hình 3.7 Điện áp đặt lên điện cực 10 kV .................................................................................. 59
Hình 3.8 Điện áp đặt lên điện cực 20 kV .................................................................................. 59
Hình 3.9 Điện áp đặt lên điện cực 30 kV .................................................................................. 59
5
Hình 4.1.Chia miền mô hình theo phương pháp sai phân hữu hạn........................................... 63
Hình 4.2. Giới hạn trường của miền A trong mặt phẳng 2 chiều ............................................. 68
Hình 4.3. Mô hình phần tử hữu hạn hình tam giác ................................................................... 69
Hình 4.4. Giao diện của mô-dun AC/DC trong COMSOL ...................................................... 74
Hình 4.5. Giao diện phần phân tích tĩnh điện ........................................................................... 74
Hình 4.6. Mô hình hình học của thiết bị tuyển tĩnh điện sử dụng trong mô phỏng ................. 77
Hình 4.7. 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 ....................................................................................................... 78
Hình 4.8. 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............................................................................................................................ 79
Hình 4.9. 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 ........................................................................................................ 80
Hình 4.10. 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......................................................................................................... 81
Hình 4.11. 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 ........................................................................................................................................ 82
Hình 4.12 Phân bố khối lượng theo thứ tự các khay khi thay đổi góc nghiêng ........................ 86
Hình 4.13 Phân bố khối lượng theo thứ tự các khay khi điện áp thay đổi (Zircon) ................. 87
Hình 4.14 Phân bố khối lượng theo thứ tự các khay khi điện áp thay đổi (Ilmenite)............... 88
Hình 4.15 Phân bố khối lượng theo thứ tự các khay phụ thuộc nhiệt độ sấy (Zircon) ............. 88
Hình 4.16 Phân bố khối lượng theo thứ tự các khayphụ thuộc nhiệt độ sấy(Ilmenite) ............ 89
6
MỞ ĐẦU
0.1 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].
Tuy nhiên tại Việt Nam vẫn còn chưa đầu tư cho công nghệ và trang thiết bị đúng
mức cần thiết [6], cụ thể là các nghiên cứu ứng dụng, làm chủ công nghệ và chế tạo thiết
bị phù hợp với điều kiện khai thác của Việt Nam, mặc dù chúng ta có nguồn quặng khá
phong phú và chất lượng tốt.
Có thể thấy đối với các dạng khoáng sản nói trên, trong thành phần chứa các loại hạt
khoáng có tính chất dẫn điện khác nhau (Ilmenite và Zircon). Nhằm mục đích phân tách
và làm giàu các thành phần sa khoáng quan trọng và chủ yếu này, khâu công nghệ chính
được ứng dụng là công nghệ cao áp tĩnh điện. Kỹ thuật cao áp tĩnh điện sử dụng điện
trường tĩnh điện để phân tách các hạt vật liệu bay trong không gian điện trường được tạo
ra và tối ưu trong thiết bị. Trên thế giới và tại Việt Nam, trong ngành công nghiệp khai
khoáng, công nghệ này thường được sử dụng để phân tách khối lượng lớn các phần tử
khoáng sản có tính chất dẫn điện khác nhau. Cụ thể là phân tách các khoáng chất quan
trọng, cũng như giúp loại bỏ các thành phần quặng không cần thiết để làm giàu khoáng
chất. So với công nghệ cổ điển như sàng lọc cơ khí, tuyển từ, công nghệ cao áp tĩnh điện
có những ưu điểm quan trọng cần được khai thác như:
7
- Dễ dàng điều chỉnh điều khiển hoạt động và tối ưu hóa thông số thiết bị;
- Dễ dàng trong lắp đặt vận hành, bảo dưỡng sửa chữa;
- Có giá thành chấp nhận được;
- Không gây ô nhiễm môi trường;
- Mức tiêu thụ điện năng thấp.
Ngay đối với công nghệ cao áp tĩnh điện, các kỹ thuật áp dụng trong các thiết bị cũng
đang được phát triển và tối ưu theo các hướng khác nhau, làm chủ được kỹ thuật phù hợp
là đòi hỏi quan trọng đối với việc làm chủ công nghệ, nắm được các kỹ thuật tiên tiến
hiện nay.
Cùng với sự phát triển gần đây của kinh tế Việt Nam, nhu cầu các sản phẩm khoáng
chất từ quặng titan khai thác được hiện nay đang ở mức cao đòi hỏi việc nâng cao năng
suất cũng như cải tiến hiệu suất khai thác của các thiết bị hiện có. Đòi hỏi này đã mang
đến nhiều cơ hội cũng như vấn đề kỹ thuật cần được quan tâm nghiên cứu. Trong đó có
các vấn đề tối ưu hóa kinh tế - kỹ thuật, lựa chọn công nghệ hợp lý và nghiên cứu thiết kế
thiết bị phân tách và làm giàu khoáng sản sử dụng công nghệ cao áp tĩnh điện. Các hướng
nghiên cứu này giúp Việt Nam có thể làm chủ được công nghệ, tự mình sản xuất và tối ưu
thông số thiết bị. Từ đó có thể có hướng phát triển riêng phù hợp nhất với điều kiện kinh
tế kỹ thuật của Việt Nam. Nhằm mục đích đó, luận án tập trung vào việc nghiên cứu công
nghệ và chế tạo thiết bị ứng dụng công nghệ này trong ngành khai khoáng, đặc biệt là
khai thác và làm giàu sản phẩm từ quặng titan.
Thủ tướng Chính phủ cũng có chỉ thị số 02/CT-TTg, trong đó nêu rõ từ 1/7/2012
“không cho phép xuất khẩu quặng titan (thô) chưa qua chế biến dưới mọi hình thức”. Do
đó hiện nay việc ứng dụng công nghệ để nâng cao chất lượng khoáng sản xuất khẩu là bắt
buộc và hết sức cần thiết.
Công nghệ phân tách ứng dụng kỹ thuật điện cao áp còn được áp dụng hiệu quả trong
lĩnh vực xử lý chất thải điện tử [1,2,5]. Cùng với sự phát triển kinh tế hiện nay, số lượng
8
chất thải điện tử đang ngày càng gia tăng ở Việt Nam [1,2,18,25,30] nói chung và Hà Nội
nói riêng trong điều kiện hội nhập kinh tế khu vực và thế giới. Vấn đề trở nên nghiêm
trọng không chỉ do sự gia tăng khối lượng chất thải mà hơn nữa đó là các nguy cơ đe dọa
đối với môi trường và sức khỏe con người do các thành phần độc hại trong chất thải gây
nên [10,16,30]. Các giải pháp đồng bộ cả về kỹ thuật, kinh tế và quản lý là hết sức cấp
bách nhằm bảo vệ môi trường và thu hồi tái sử dụng các tài nguyên quý hiếm trong chất
thải điện tử.
Khác với các chất thải thông thường, chất thải điện tử có thể được thu gom và tái sử
dụng, tái chế với tỷ lệ khá cao do có chứa các kim loại quý hiếm [31,33,59,66]. Tuy vậy,
nhìn chung việc tái sử dụng chất thải ở Việt Nam còn rất hạn chế; chủ yếu dừng ở mức sử
dụng lại các phụ tùng để phục vụ cho thay thế, sửa chữa nhỏ lẻ.
Công nghiệp tái chế chỉ mới hình thành tại các làng nghề, trong các doanh nghiệp gia
đình nhỏ hoặc các công ty tư nhân. Các cơ sở này chủ yếu tái chế giấy, nhựa, sắt, nhôm,
chì. Tuy nhiên, điều đáng nói là công nghệ tái chế tại các cơ sở này thô sơ và còn quá lạc
hậu. Sau khi các kim loại và linh kiện điện tử còn dùng được được bóc tách và đem bán
hoặc sửa chữa, phần còn lại chủ yếu được đốt hoặc nghiền rồi pha thêm hoá chất để tạo ra
sản phẩm mới, vốn là các sản phẩm đơn giản như chai lọ, túi nylon với số lượng còn rất
hạn chế.
Do sử dụng các công nghệ lạc hậu và thiết bị thô sơ nên hiệu qủa kinh tế rất thấp
đồng thời đang gây ra rất nhiều vấn đề môi trường như ô nhiễm không khí, nước, đất, ảnh
hưởng xấu đến sức khỏe người lao động và cộng đồng dân cư xung quanh.
Theo thông tin đưa ra từ Viện Môi trường – Tài nguyên thuộc Đại học Quốc gia
TP.HCM , hiện vẫn chưa có chương trình nào nghiên cứu về vấn đề xử lý chất thải điện tử
ở Việt Nam dù giới khoa học có ít nhiều quan tâm. Các nghiên cứu hiện thời vẫn đang tập
trung nhiều vào việc xử lý chất thải tập trung, chẳng hạn như chất dioxin, dầu biến thế,
dầu nhớt, thuốc trừ sâu, thực phẩm…
9
Từ những phân tích nêu trên cho thấy hướng nghiên cứu công nghệ, tính toán mô
phỏng và thiết kế chế tạo hệ thống thiết bị ứng dụng kỹ thuật cao áp tĩnh điện trong công
nghệ tuyển khoáng và làm giàu đồng thời với công nghệ xử lý chất thải điện tử nhằm tiến
tới làm chủ công nghệ là hướng nghiên cứu phù hợp và việc lựa chọn luận án “Nghiên
cứu ứng dụng kỹ thuật tĩnh điện cao áp trong công nghệ tách các phần tử có tính chất về
điện dẫn khác nhau” là cần thiết và có ý nghĩa quan trọng đối với các công ty khai thác
khoáng sản, công ty môi trường.
0.2 Mục đích nghiên cứu
Thực tế hiện nay tại Việt Nam trong việc ứng dụng công nghệ kỹ thuật điện cao áp
cho phân tách các phần tử có tính chất về điện khác nhau đã đặt ra hàng loạt vấn đề kỹ
thuật liên quan đến đánh giá, phân tích, mô phỏng và tối ưu công nghệ. Đối với mỗi lĩnh
vực áp dụng cụ thể bao gồm phân tách khoáng sản, xử lý chất thải điện tử, tuyển chọn hạt
giống… lại có yêu cầu đặt ra riêng, đặc biệt là khi áp dụng với điều kiện tại Việt Nam như
đặc trưng của quặng, hiệu suất phân tách, hiệu quả kinh tế của thiết bị, các yêu cầu đối với
môi trường, kỹ thuật lắp đặt và vận hành… Có thể liệt kê các yêu cầu đối với bài toán
nghiên cứu công nghệ cao áp tĩnh điện trong phân tách các mẫu sa khoáng titans như sau:
1. Phân tích và đánh giá các yêu cầu đối với các công nghệ phân tách hạt khác nhau,
trong đó có công nghệ phân tách tĩnh điện trong điều kiện thực tế tại các mỏ sa
khoáng của Việt Nam.
2. Đánh giá đặc trưng của các thành phần có trong mẫu sa khoáng titan tại các mỏ của
Việt Nam hiện nay. So sánh với đặc trưng của quặng titan đã được khai thác trên thế
giới. Mô phỏng kích thước tương đương của các hạt thành phần điển hình và phân
tích khả năng nhiễm điện của các thành phần đó, từ đó đánh giá khả năng phân tách
và các yêu cầu kỹ thuật tương ứng.
3. Mô phỏng thiết kế của thiết bị phân tách, phân tích quá trình hoạt động của điện
trường để đánh giá các yếu tố ảnh hưởng tới quỹ đạo chuyển động của các hạt cũng
10
như vị trí kết thúc quỹ đạo bay của mỗi thành phần có trong các mẫu quặng khác
nhau.
4. Xây dựng và vận hành thiết bị cụ thể có khả năng điều chỉnh các thông số phù hợp
cho thực nghiệm vật lý trên các mẫu quặng thực tế.
5. Đánh giá hiệu suất phân tách quặng và tối ưu thông số thiết kế cũng như vận hành của
thiết bị phân tách dựa trên mô phỏng và thực nghiệm tương ứng, trên cơ sở các mẫu
quặng thực tế.
6. Đề xuất công nghệ và mô hình thiết bị phù hợp với điều kiện Việt Nam.
Trong phạm vi của luận án, các yêu cầu trên đều được nghiên cứu với mục tiêu áp
dụng cho điều kiện khai thác tại Việt Nam. Trong đó yêu cầu đầu tiên thực chất là vấn đề
đánh giá và lựa chọn công nghệ hợp lý hợp lý cho khâu phân tách tĩnh điện sẽ áp dụng
trong luận án này, sẽ được trình bày trong phần tổng quan nhằm làm cơ sở cho các phần
tiếp theo. Liên quan nến nội dung phát triển công nghệ phân tách tĩnh điện còn có yêu cầu
phải định lượng được hiệu suất phân tách sau mỗi lần hoạt động và xây dựng mối quan hệ
giữa giá trị hiệu suất này với các yếu tố khác nhau trong thiết kế và vận hành thiết bị, từ
đó đưa ra thông số và hiệu suất phân tách tối ưu đối với mẫu quặng thực tế tại Việt Nam.
0.3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
Đối tượng nghiên cứu của luận án là công nghệ và mô hình thiết bị ứng dụng kỹ thuật
điện cao áp trong lĩnh vực tách các phần tử có tính chất về điện khác nhau:
- Lĩnh vực khai thác khoáng sản với các thành phần hạt là là điện dẫn (Ilmenite) và
điện môi (Zircon) có trong sa khoáng titan tại các mỏ thực tế đang vận hành tại Việt
Nam.
- Lĩnh vực xử lý chất thải điện tử với các thành phần cần phân tách là kim loại và phi
kim có trong chất thải điện tử sau khi đã được nghiền nhỏ.
Phạm vi nghiên cứu của luận án tập trung cho hai nội dung ứng dụng bao gồm:
11
- Ứng dụng điện trường cao áp tĩnh điện trong thiết bị tuyển và làm giàu khoáng sản
Việt Nam.
- Ứng dụng điện trường cao áp tĩnh điện trong thiết bị tách kim loại và phi kim trong
công nghệ xử lý chất thải điện tử
0.4 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài nghiên cứu
Kết quả nghiên cứu góp phần hoàn thiện mô hình thiết bị, nâng cao hiệu quả trong
lĩnh vực ứng dụng kỹ thuật điên cao áp. Đối với các đơn vị liên quan như Tổng công ty
khai thác khoáng sản, công ty môi trường các kết quả nghiên cứu và đề xuất của luận án
sẽ giúp các đơn vị này làm chủ công nghệ và có thể tự chế tạo thiết bị, giảm đáng kể
ngoại tệ để nhập thiết bị từ nước ngoài.
Các đóng góp mới của luận án:
Nội dung của luận án đã tập trung nghiên cứu công nghệ, thiết kế chế tạo và thử
nghiệm với các đối tượng và điều kiện của Việt Nam. Luận án đã đạt được một số kết quả
nghiên cứu có thể được tóm lược như sau:
Đóng góp 1: Đề xuất được việc lựa chọn công nghệ phù hợp với điều kiện Việt Nam.
Phân tích ưu nhược điểm của từng công nghệ. Thu thập đo đạc các thông số liên quan của
một số mẫu cụ thể phục vụ quá trình nghiên cứu của Việt Nam.
Các kết quả thu được ý nghĩa thực tế quan trọng giúp cho việc khẳng định công nghệ
phù hợp do trước đây chưa có các nghiên cứu và số liệu cụ thể.Thực tế vận hành tại các
cơ sở sản xuất thường theo quy trình định sẵn không thay đổi với các đối tượng khác
nhau.
Đóng góp 2: Đánh giá phân tích các ảnh hưởng đến hiệu suất thiết bị. Các kết quả thử
nghiệm với các đối tượng đa dạng về đặc tính cơ điện, các thông số kỹ thuật của thiết bị
đã góp phần giải thích rõ hơn các hiện tượng xảy ra trên cơ sở nghiên cứu lý thuyết.
12
Đóng góp 3: Đề xuất mô hình thiết bị phù hợp với các thông số cụ thể về hình dạng
kích thước, vật liệu chế tạo. Đưa ra các thông số kỹ thuật tối ưu cho mô hình thiết bị.
0.5 Cấu trúc của luận án
Ngoài phần mở đầu và các mục theo quy định, nội dung nghiên cứu của luận án được
trình bày trong 4 chương và kết luận chung, cụ thể như sau:
Chương 1. Công nghệ phân tách tĩnh điện
Giới thiệu tổng quan về các công nghệ và mô hình thiết hiện có trên thế giới và ở Việt
Nam. Phân tích các ưu và nhược điểm của các công nghệ và mô hình thiết bị này, từ đó
đề xuất hướng việc lựa chọn công nghệ và thiết bị phù hợp khắc phục một số tồn tại.
Chương 2. Phân tích và đánh giá đặc tính của các mẫu phân tách
Chương 2 giải quyết các vấn đề kỹ thuật bao gồm:
- Thu thập và đo đạc trên một số lượng mẫu đủ lớn từ các nguồn sa khoáng và chất thải
điện tử thực tế tại Việt Nam;
- Đánh giá tổng quát hóa về mô hình vật lý chung của các phần tử, khả năng nhiễm
điện trái dấu của các thành phần theo các kịch bản thông số thay đổi
- Đề xuất thông số của mô hình vật lý phù hợp với điều kiện nghiên cứu, phục vụ cho
các nội dung nghiên cứu tiếp theo.
Chương 3. Quỹ đạo chuyển động các phần tử trong môi trường phân tách
Phân tích đánh giá các yếu tố ảnh hưởng đến quỹ đạo chuyển động khi có và không có
điện trường trong môi trường hoạt động của thiết bị. Các nghiên cứu được thực hiện trên
cơ sở mô phỏng bằng phần mềm và thực nghiệm trên mô hình vật lý của thiết bị cho phép
phân tích các lực tác động lên chuyển động của đối tượng cần tách trong điện trường. Các
kết luận sẽ đưa ra quan hệ cần thiết giữa các thông số của thiết bị với vị trí thu hồi sản
phẩm trong mô hình.
13
Chương 4. Tối ưu hóa hiệu suất phân tách
Trình bày quy trình thực nghiệm với các thông số kỹ thuật thay đổi bao gồm góc
nghiêng, cường độ điện trường, kích thước các phần tử, nhiệt độ, độ ẩm ... Phân tích đánh
giá lựa chọn thông số tối ưu cho đối tượng cụ thể. Đề xuất thông số cho việc mở rộng áp
dụng với đối tượng khác mở ra nhiều hướng nghiên cứu mới.
Kết luận chung
14
CHƯƠNG I. CÔNG NGHỆ PHÂN TÁCH TĨNH ĐIỆN
1.1 Tình hình nghiên cứu trong nước
Các nghiên cứu trong nước liên quan tới ứng dụng kỹ thuật điện cao áp chủ yếu tập
trung giới thiệu mô hình còn nghiên cứu công nghệ được công bố còn khá ít và tập trung
theo sự khác biệt về đặc tính (trọng lượng riêng, từ tính, tĩnh điện, thành phần hóa học
[2,3,5,6] trong lĩnh vực khai thác khoáng sản. Trong đó việc phân tách các thành phần
khác nhau sử dụng công nghệ cao áp tĩnh điện là một khâu quan trọng trong toàn bộ chu
trình phân tách công nghiệp, vốn bao gồm nhiều công đoạn sử dụng các công nghệ nói
trên.
Trong việc áp dụng mô hình ứng dụng kỹ thuật điện cao áp có rất ít các nghiên cứu so
sánh ưu nhược điểm của các mô hình, nguyên nhân do các công ty hiện tại hầu như chỉ
nhập duy nhất một kiểu mô hình. Cho đến nay, chưa thấy có nghiên cứu nào được công
bố trong nước liên quan đến vấn đề phân tách hạt sử dụng công nghệ tuyển tĩnh điện.
Việc áp dụng công nghệ và mô hình trong lĩnh vực xử lý chất thải điện tử là hoàn toàn
mới mẻ với Việt Nam do gần đây mới xuất hiện khái niệm chất thải điện tử, việc thu hồi
và xử lý chủ yếu theo công nghệ thủ công đơn giản như tháo dỡ, chôn lấp. Mặt khác chưa
có chính sách hỗ trợ nghiên cứu và triển khai công nghệ xử lý nên hầu như chưa có công
trình nào nghiên cứu áp dụng.
1.2.Tình hình nghiên cứu ngoài nước
Phần tổng quan về nghiên cứu ngoài nước sẽ tập trung phân tích các hướng nghiên cứu
dựa trên chi tiết các công nghệ và mô hình thiết bị áp dụng, đã được công bố có liên quan
tới nội dung nghiên cứu của luận án.
1.2.1 Nguyên lý phân tách các phần tử và các công nghệ ứng dụng
Cho đến nay trong những giai đoạn khác nhau, tại nhiều quốc gia trên thế giới đã có
những nghiên cứu và thử nghiệm các kỹ thuật sử dụng công nghệ cao áp tĩnh điện nhằm
15
tách và phân loại các phần tử hoặc vật liệu có đặc tính khác nhau về điện, [7-9,13-15]. Kết
quả của các nghiên cứu đó đã khẳng định tiềm năng của việc ứng dụng công nghệ phân
tách này, đặc biệc là trong lĩnh vực khai khoáng [10,19,21,26,27,52-54,67,69,74,77,90].
Tuy nhiên những kết quả đạt được cho đến nay cũng chưa cho phép khẳng định công
nghệ này đã hoàn toàn tối ưu, mà vẫn tồn tại nhiều vấn đề kỹ thuật cần tiếp tục nghiên
cứu cải tiến. Đặc biệt, việc ứng dụng lý thuyết và các nghiên cứu công nghệ cần được
thực hiện không chỉ trong điều kiện lý tưởng mà cả trong các điều kiện thực tế, do hiệu
quả của quá trình tách phụ thuộc vào nhiều yếu tố quan trọng khác như độ ẩm, nhiệt độ,
cấu trúc, thành phần, kích thước… của các phần tử cần phân tách cũng như môi trường
thiết bị.
Một trong những hướng nghiên cứu chính hiện nay tập trung chủ yếu vào việc mô
phỏng, tính toán điện trường và tính toán phân tích quỹ đạo bay tối ưu của các phần tử
trong môi trường thiết bị [16,32,33,45,49,51,62,71,73.82]. Khi nghiên cứu quỹ đạo bay
của các phần tử cần tách này, có thể thấy rằng lực tác động lên chúng chịu ảnh hưởng của
các yếu tố chủ yếu là cấu trúc và cường độ điện trường được thiết bị tạo ra. Do vậy việc
đảm bảo thiết kế tối ưu cho thiết bị và điều chỉnh cường độ điện trường đạt đến trị số phù
hợp với từng loại hạt đóng vai trò quan trọng đối với hiệu quả làm việc của thiết bị.
Các kết quả mô phỏng cho thấy trị số điện trường phóng điện cực đại trong môi trường
đồng nhất, khi khoảng cách giữa các điện cực khoảng 1cm, có thể đến giá trị 28-30
kV/cm, nhưng đối với môi trường không đồng nhất giá trị này lại có thể nhỏ hơn rất
nhiều. Trong trường hợp khi có phóng điện vầng quang thì trị số của điện trường lại có
thể tăng lên đến khoảng 20 kV/cm. Ở đây phóng điện vầng quang có tác dụng làm phân
bố điện trường đều hơn trong khoảng không gian giữa các điện cực, dẫn đến điện trường
phóng điện tăng. Mặt khác, do hiệu ứng biên của điện cực và các lớp của phần tử cần
phân tách, cường độ điện trường phóng điện trung bình lại không thể vượt quá 10 kV/cm.
Nhưng như vậy yêu cầu đối với thiết bị sử dụng điện trường tĩnh điện là cần loại bỏ các
hiệu ứng mũi nhọn trên bề mặt điện cực do chúng tăng khả năng tạo ra điện trường không
16
đồng nhất. Ngược lại, đối với hệ thống ứng dụng phóng điện vầng quang cần dùng các
điện cực có bán kính cong càng nhỏ thì càng hiệu quả [19.21,27,36]. Khoảng cách giữa
các điện cực cũng cần phải tính toán phân tích nhằm đảm bảo sự phân bố điện trường
trong thiết bị.
Các kết quả nghiên cứu cho thấy rằng chỉ mô phỏng và thiết kế cấu trúc của các điện
cực vẫn chưa dẫn đến hình dạng tối ưu của các điện cực. Việc mở rộng lĩnh vực ứng dụng
của công nghệ tách phần tử theo tính chất về điện sẽ phụ thuộc vào cấu trúc thiết bị và đặc
biệt phụ thuộc vào đặc tính tự nhiên của các phần tử cần tách.
Ứng dụng các kỹ thuật tối ưu khác nhau trong thiết bị phân tách, các dạng sản phẩm
phổ biến hiện nay đang được sử dụng và phát triển trên thế giới bao gồm:
• Công nghệ tách dựa trên cơ sở sự khác biệt về trị số điện dẫn.
Các sa khoáng trong tự nhiên rất đa dạng về hình dạng, kích thước, tính chất vật lý, hóa
học [3,21,27,34,72,81,90], các thông số ở bảng 1.1,
Bảng 1.1 Một số đặc tính của một số loại sa khoáng
TT
Sa khoáng
Trọng lượng riêng,
Điện trở
suất, Ω.cm
g/cm3
Phân loại
1
Ilmenite
4,7
1-10-3
Dẫn điện
2
Zircon
4,6-4,7
1013-1015
Điện môi
3
Rutile
4,2-5,2
1-102
Dẫn điện
4
Thạch anh
2,5-2,8
1012-1017
Điện môi
5
Pirit
4,9-5,2
10-5-10-1
Dẫn điện
Đặc biệt khoáng sản quý như Ilmenite và zircon là hai loại khoáng sản có trữ lượng rất
lớn ở ven biển miền Trung Việt Nam. Nhu cầu về hai loại khoáng sản này trong nước và
17
quốc tế rất lớn. Đồng thời hai loại khoáng sản này lại có tính chất về điện trái ngược nhau
nên việc áp dụng công nghệ tách theo trị số điện dẫn là rất phù hợp.
Quá trình tách diễn ra phụ thuộc khả năng tích điện tích khác nhau của các phần tử về
trị số và dấu điện tích.Dưới tác dụng của các lực tác động khi chuyển động trong điện
trường các phần tử sẽ bay theo các quỹ đạo khác nhau và rơi vào các khay thu hồi ở vị trí
cách xa nhau.
Các đặc điểm của công nghệ phân tách theo điện dẫn gồm có:
+ Quá trình tích điện diễn ra nhanh với trị số lớn
+ Hiệu suất cao (có thể đạt đến 99,5%) nếu tăng số lượng điện trường nói một cách
khác là tăng số tầng tách
+ Năng suất 2-4 tấn/ h
+ Kích thước các phần tử 3mm đến 50 µm
+ Điện áp đặt lên điện cực có trị số lớn
+ Các phần tử cần tách phải có trị số điện dẫn khác nhau ít nhất 3- 4 lần
+ Kích thước thiết bị đòi hỏi lớn do cần nhiều tầng
• Công nghệ dựa trên nguyên lý ma sát điện:
+ Nguyên lý tách dựa trên hiệu ứng tích điện tích do ma sát giữa các phần tử khi
chuyển động.
+ Khi chuyển động các phần tử sẽ tiếp xúc với nhau và trên bề mặt của chúng sẽ
xuất hiện điện tích trái dấu có trị số tương đối nhỏ, nếu quá trình này được lặp lại nhiều
lần trị số điện tích trên bề mặt sẽ tăng lên.
Điện trường sẽ tác động làm các phần tử bay theo quỹ đạo khác nhau.
Các đặc điểm của công nghệ phân tách theo ma sát bao gồm:
-
Điện áp đặt lên điện cực tương đối nhỏ.
18
-
Hiệu suất tách có thể đạt 90%.
-
Để có thể tích được trị số điện tích đủ lớn thời gian chuyển động phải kéo dài.
-
Kích thước các phần tử cần tách giới hạn từ 2 mm đến 30 µm.
-
Năng suất nhỏ (500 kg/h).
• Công nghệ tách dựa trên sự khác biệt về độ thấm điện môi.
Cơ sở để tách là sự khác biệt về độ thấm điện môi, trong đó:
-
Quá trình tách diễn ra trong môi trường chất lỏng.
-
Các phần tử cần tách sẽ chuyển động trong chất lỏng có độ thấm điện môi được
chọn phù hợp và trong điện trường.
-
Các phần tử có độ thấm điện môi lớn sẽ dịch chuyển về phía điện trường có trị số
lớn còn các phần tử có độ thấm điện môi nhỏ sẽ chuyển về phía ngược lại.
Các đặc điểm của công nghệ phân tách theo độ thấm điện môi bao gồm:
-
Không cần tích điện cho các phần tử trước khi cho vào dung dịch lỏng.
-
Điện trường có trị số nhỏ (1-2 kV/cm).
-
Hiệu suất tách khoảng 80%.
-
Trong một số trường hợp để giảm ảnh hưởng xấu của việc tích điện ngẫu nhiên của
các phần tử cần dùng điện trường xoay chiều.
-
Kích thước các phần tử < 0,3 mm.
-
Việc lựa chọn dung dịch có độ thấm điện môi ảnh hưởng rất lớn đến hiệu suất tách.
Năng suất tách nhỏ 20 kg/giờ (phương pháp này chủ yếu phục vụ cho nghiên cứu với
số lượng ít).
1.2.2. Các mô hình thiết bị hiện có trong và ngoài nước
Hiện nay trong công nghiệp phổ biến 3 loại mô hình thiết bị ứng dụng kỹ thuật điện
cao áp để tuyển và làm giàu khoáng sản có cấu tạo và nguyên lý hoạt động khác nhau
[3,10,19,21,26,34,36,41,43,52,67,6975,77,90]).
19
1.2.2.1.Thiết bị tuyển quặng kiểu trục quay hình trụ
Nguyên lý hoạt động và thiết bị thực tế được mô tả trên hình 1.1.
1
4
5
2
6
7
8
9
Hình 1.1. Nguyên lý hoạt động và thiết bị kiểu trục quay
Trong đó: 1- Phễu cấp liệu, 2- Máng nghiêng để các hạt khoáng sản trượt xuống khu
vực có điện trường. 3,4,5- Điện cực trên được nối với điện cao áp cực tính âm. 6- Trục
hình trụ nối đất (tiếp địa) quay tròn nhờ nối với hệ thống truyền động và động cơ. 7- Chổi
quét các hạt sa khoáng dính vào trục quay. 8- Gờ phân cách của khay thu hồi. 9- Khay thu
hồi sản phẩm sau tách.
Hiện nay các thiết bị tuyển khoáng sản sử dụng công nghệ kỹ thuật điện cao áp kiểu
trục quay hình trụ (hay còn gọi là kiểu trống quay - rotating drum electrode) đang được
chế tạo bởi rất nhiều công ty khai thác khoáng sản của các nước như công ty StarTrace
Private Ltd. (Ấn Độ), ....
Quá trình tuyển khoáng sản diễn ra trong thiết bị này như sau: Từ phễu tiếp liệu các hạt
khoáng sản sẽ rơi xuống máng nghiêng. Sau đó chúng sẽ trượt trên máng nghiêng, trong
20
quá trình trượt trên máng nghiêng chúng sẽ ma sát với nhau đồng thời ma sát với máng
nghiêng, kết quả các hạt này sẽ tích một lượng điện tích.
Chuyển động ra khỏi máng nghiêng những hạt này sẽ rơi vào vùng có điện trường tạo
bởi điện cực trên và trục quay.Dưới tác dụng của các lực tác động mà chủ yếu là điện
trường các hạt có tính chất về điện khác nhau sẽ bay theo các quỹ đạo khác nhau và rơi
vào các khay thu hồi sản phẩm ở vị trí khác nhau.
Các hạt dẫn điện sẽ bay ra xa khỏi điện trường, còn các hạt điện môi sẽ bay gần và có
xu hướng bám vào trục quay, do vậy để thu được loại hạt này người ta lắp chổi quét áp sát
vào trục quay để quét rơi các hạt này xuống khay.
Thiết bị có hiệu quả tuyển cao nhất khi kích thước của các hạt khoáng sản dao động từ
75 μm đến 3000 μm .
Khi ứng dụng thực tế, để tăng hiệu quả tuyển khoáng sản các công ty thường dùng
thiết bị gồm nhiều tầng ghép nối tiếp với nhau.
Ưu nhược điểm của kiểu thiết bị trục quay:
-
Thiết bị có năng suất lớn 3-5 tấn/giờ.
-
Hiệu suất phân tách trung bình khoảng 95%.
-
Kích thước và trọng lượng của thiết bị lớn.
-
Điện áp cấp cho điện cực lên đến 50 kV.
-
Năng lượng điện tiêu thụ lớn do thiết bị sử dụng động cơ công suất lớn để kéo trục
quay khi vận hành.
-
Do môi trường bên trong thiết bị có nhiều bụi nên làm giảm tuổi thọ của hệ thống
truyền động như vòng bi, ổ trục nên thường sau một thời gian vận hành sẽ phải tiến
hành thay mới làm tăng chi phí.
21
1.2.2.2 Thiết bị dùng điện cực phẳng
1
2
2
HV (-)
3
0
Hình 1.2. Nguyên lý hoạt động và thiết bị kiểu dùng hai điện cực phẳng.
Trong đó: 1- Phễu cấp liệu. 2- Điện cực phẳng (một điện cực nối với nguồn cao áp cực
tính âm, điện cực còn lại nối đất). 3- Khay thu hồi sản phẩm.
Nguyên lý hoạt động của thiết bị như sau: các hạt khoáng sản cần tách sẽ được đưa vào
phễu tiếp liệu nhờ hệ thống băng truyền, sau đó chúng sẽ rơi tự do vào khu vực điện
trường tạo bởi hai điện cực phẳng. Lực điện trường và các lực khác tác động lên các hạt
khiến cho chúng bay theo quỹ đạo khác nhau và rơi vào khay hồi, các hạt dẫn điện sẽ bay
vào khay phía điện cực nối với điện cao áp, còn các hạt điện môi bay về phía điện cực nối
đất. Khay thu hồi ở giữa sẽ chứa hỗn hợp hai loại hạt này.
Ưu nhược điểm của kiểu thiết bị gồm hai bản cực phẳng:
-
Hiệu suất tách đạt khoảng 90%.
22
-
Kích thước tối ưu của các phần tử cần phân tách nằm trong khoảng từ 2mm xuống
đến 50 µm (đường kính tương đương của hạt).
-
Điện áp cấp cho điện cực lên tới 60-80 kV (phụ thuộc vào khoảng cách giữa hai điện
cực trong thiết bị).
-
Năng suất trung bình khoảng 1 tấn/giờ.
1.2.2.3 Thiết bị tuyển kiểu máng nghiêng
Nguyên lý tuyển của thiết bị này cũng giống với hai thiết bị đã mô tả ở trên, tuy nhiên,
về cấu tạo có một sô khác biệt giúp cho nâng cao hiệu suất tuyển.
1
3
2
4
5
Hình 1.3. Nguyên lý hoạt động và thiết bị kiểu máng nghiêng
Trong đó: 1- Phễu cấp liệu. 2- Máng nghiêng. 3- Điện cực trên ( được cấp nguồn điện
cao áp cực tính âm. 4- Điện cực dưới hình trụ và cố định (được cấp nguồn điện cao áp cực
tính dương). 5- Khay thu hồi sản phẩm.
23
1.3 Kết luận chương 1
Trên cơ sở đánh giá ưu nhược điểm của các công nghệ có thể thấy rõ công nghệ tách
các phần tử theo trị số điện dẫn khác nhau là phù hợp và hiệu quả nhất. Do vậy hướng
nghiên cứu của luận án cũng chọn đi sâu vào nghiên cứu công nghệ này.
Với những ưu điểm vượt trội của mô hình thiết bị tách dùng máng nghiêng như hiệu
suất cao, chi phí năng lượng thấp, cấu trúc đơn giản và đặc biệt chưa được nghiên cứu
trong nước nên việc nghiên cứu mô hình, mô phỏng bằng phần mềm, sản xuất chế tạo và
thử nghiệm để tối ưu là rất cần thiết.
Luận án đề xuất hướng nghiên cứu công nghệ tách theo trị số điện dẫn áp dụng với
đối tượng của Việt Nam với điều kiện môi trường trong nước.
Trong các nội dung tiếp theo của luận án, mô hình vật lý của thiết bị sẽ được thiết kế
và chế tạo, đồng thời tiến hành các hoạt động thực nghiệm để khẳng định hiệu quả cũng
như tiềm năng của mô hình này ứng dụng trong lĩnh vực tuyển và làm giàu khoáng sản
Việt Nam cũng như mở rộng với lĩnh vực tương đối mới là tách chất thải điện tử.
24
CHƯƠNG II. PHÂN TÍCH VÀ ĐÁNH GIÁ ĐẶC TÍNH CÁC
MẪU PHÂN TÁCH
2.1 Đặt vấn đề
Quá trình tách các phần tử có điện dẫn khác nhau trong điện trường có rất nhiều yếu tố
ảnh hưởng đến hiệu suất. Việc xác định chính xác các yếu tố này là rất cần thiết. Cơ sở lý
thuyết giúp định hình đối tượng, quá trình và hiện tượng cho việc nghiên cứu. Kết quả
nghiên cứu lý thuyết làm cơ sở cho việc giải quyết một số hiện tượng vật lý ảnh hưởng.
Quá trình thực nghiệm trên mô hình thực được thiết kế chế tạo trên cơ sở lý thuyết và lựa
chọn cụ thể. Thực nghiệm giúp kiểm chứng chính xác hơn các quá trình xảy ra. Kết quả
thực nghiệm với các thông số kỹ thuật khác nhau được thay đổi khẳng định ảnh hưởng
của các yếu tố của bản thân đối tượng cũng như các yếu tố vật lý khác.
Khi các phần tử chuyển động trong quá trình tách chúng sẽ ma sát với nhau và ma sát
với máng nghiêng. Điện dẫn của của các phần tử gồm hai phần điện dẫn bề mặt và điện
dẫn khối. Điện dẫn bề mặt phụ thuộc vào trạng thái bề mặt cũng như điều kiện môi trường
bên ngoài như độ ẩm, nhiệt độ. Điện dẫn khối phụ thuộc vào cấu trúc và thành phần của
phần tử. Hiện tượng tích điện được mô tả như sau:
Bản chất của việc tích điện của các hạt trong điện trường ( tích điện cảm ứng) được
diễn giải như sau: Khi các hạt rơi vào điện trường với trị số E0, sẽ xảy ra quá trình tràn
điện tích lên các hạt từ phía điện cực. Điện trường E0 sẽ có xu hướng tách các hạt ra khỏi
điện cực. Nếu lực điện trường lớn hơn lực ép vào điện cực thì hạt sẽ tách ra khỏi điện cực
và chuyển động vào khoảng không gian của điện trường .
Cơ sở lý thuyết đầu tiên là xác định điện tích tích lũy tới hạn của các phần tử. Điện tích
tích lũy tới hạn của các các hạt hình cầu được tính như sau [9,12,14,52,84,88,91,96]:
25
