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高压脉冲放电具有脉冲上升沿陡峭、脉冲持续时间短、放电可控、耗能小、效率高、无污染等优点,因此广泛应用于岩石破碎、石油开采、污水治理等领域。本文针对矿物加工中存在的破磨能耗高、矿物解离度低、浸出率不高等问题,提出在传统的矿物破磨流程中,采用高压脉冲放电预处理的方式来降低矿石的力学强度,增加矿石的孔隙率,进而辅助矿石的破磨。可以使高压脉冲放电技术为其他类似矿物加工提供一定的应用参考。为使不同矿类以及矿粒大小达到最佳破碎效果,本文选用氢闸流管器件作为高压脉冲电源的开关器件,设计出幅值、重复频率、脉冲宽度等参数均可调的高压脉冲电源,并且PSPICE仿真脉冲电源主电路。为得到高压脉冲作用下破碎硬岩的一般规律,本文还对放电电场进行数值模拟仿真以及对铀矿进行高压脉冲破碎试验。本文的主要研究工作如下:(1)本文首先对水中高压脉冲放电碎岩的机理进行阐述,然后通过对水、岩石、空气和绝缘油四种介质击穿场强的比较,确定水作为放电介质。再对岩石破碎作用的选择性分析,为高压脉冲放电电场特性分析提供了理论基础。(2)本文设计的氢闸流管高压脉冲电源,其最高幅值可达28 k V、频率在1 Hz-1 k Hz之间可调、脉冲宽度在0-5μs之间可调。为验证各器件参数的合理性以及满足脉冲电源的设置要求,本文还对脉冲源的主电路进行PSPICE仿真。最后通过对高压脉冲电源等效回路的公式进行推导,得到放电电压和放电电流的计算公式,为COMSOL Multiphysics仿真的高压电极提供边界条件。(3)以硬铀岩为例,通过COMSOL Multiphysics软件模拟仿真铀矿组成成分、矿粒的尺寸、放电极之间的距离等对水中高压脉冲放电电场特性影响,得出影响电场强度大小及其分布的相应结论。(4)此外,为找到铀矿石破碎程度的影响因素,本文还对铀矿进行高压脉冲破碎试验,并得出试验研究结果:高压脉冲并不一定能使矿石发生明显的破碎,但能够降低矿石的力学强度。并且铀矿组成成分的总体金属含量很大程度上决定了铀矿的破碎效果,电极距离和矿粒尺度也影响着击穿时间和击穿电压。