基于Selfrag 高压电脉冲放电破岩试验的仿真模拟

孔二伟 ，李 傲 ，曾石友 ，段隆臣 ，张 锋 ，李昌平

（1.河南省小口径钻探工程技术研究中心，河南郑州 450001；2.河南省地质矿产勘查开发局第四地质勘查院，河南郑州 450001；3.中国地质大学（武汉）工程学院，湖北 武汉430074；4.中国地质大学（武汉）机械与电子信息学院，湖北武汉430074）

脉冲功率技术是20 世纪60 年代开始发展起来的一个交叉学科的新兴技术。它是一种以较低的功率储存一定的能量，然后将能量以高功率密度的方式变换为脉冲能量的技术，它是应用物理学以及高电压技术相融合的产物［1-2］。脉冲功率技术的应用随着其蓬勃发展已渐渐从军事领域扩展到民用工业等领域，现已在医疗、环保、爆破等方面有着广泛应用［3-6］。

国内外学者对高压电脉冲技术进行了广泛研究，在利用高压电脉冲破岩技术进行岩石开采［7］、微矿石分解［8-9］、水垢的清理及矿物的回收［10-11］等方面已经取得了较大的进展，并逐步推广在高压电脉冲钻井［12］技术中应用。Duan 等［10］实验结果表明，高压电脉冲可以达到较窄的金属浓度，这一特性有利于金属与环氧树脂分离，以达到矿物的筛选分离。Andres 等［13］通过高压电脉冲破岩试验，确定了优化能量消耗的3 种方法：（1）提高脉冲功率发生器的效率；（2）优化电极几何结构；（3）优化电脉冲波形。Andres 等［14］利用电脉冲技术对磁铁矿和赤铁矿样品的比较解离试验表明效率很高，因为从电解离矿石中获得的铁精矿中SiO2和P 的杂质回收率大大降低。Wang 等［15］采用 COULOMB 3D 软件数值模拟了不同颗粒条件下岩石的电场强度，得到了矿物组成和电导率对岩石内部电场分布的影响。……