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在选矿生产中,磨矿作业的首要任务是将有用矿物从脉石矿物中充分单体解离出来,其次是为各种选别工艺提供粒度适宜且均匀分布的物料,入选产品的粒级过粗或过细都将直接影响最终的选别指标。东鞍山铁矿石是我国典型的难选铁矿石,尤其近几年来,随着开采深度的增加,矿石中菱铁矿含量逐年增加,磨矿产品的粒度分布不均和泥化现象更加严重,导致浮选指标急剧恶化。本文以东鞍山含碳酸盐铁矿石为研究对象,根据东鞍山含碳酸盐难选铁矿石工艺矿物学特性,对石英、赤铁矿、菱铁矿和绿泥石四种单矿物进行实验室湿式球磨试验研究,采用磨矿总体平衡动力学模型(PBM),获得了四种单矿物的破碎特性参数(零阶产出特性参数、破碎速率函数和累积破碎分布函数),研究结果表明:四种单矿物的磨矿行为都符合一阶磨矿动力学方程:在较短的磨矿时间内,对粒级为-0.5+0.25mm的四种单矿物的细粒级产出都具有明显的零阶产出特征;采用G-H算法、B11算法和经验公式法获得石英、赤铁矿、绿泥石和菱铁矿的累积破碎分布函数Bij,利用磨矿总体平衡动力学模型,对粒级为-0.5+0.25mm的石英、赤铁矿、绿泥石和菱铁矿四种单矿物分别进行球磨模拟计算,试验数据与模拟计算结果高度一致。在此基础上,采用激光粒度仪、X射线衍射仪(XRD),Zeta电位测试仪,化学元素分析等手段,分别研究了二元混合矿、三元混合矿及人工(四元)混合矿的磨矿特性、粒级分布特点及磨矿过程中各单矿物在混合矿中的相互作用影响,试验结果与理论计算表明:所有混合矿的磨矿行为都遵循一阶磨矿动力学模型;通过获得混合矿中各单矿物磨矿特性参数,建立混合矿的磨矿总体平衡动力学模型,并对混合矿的磨矿产品进行模拟计算,模拟计算结果与试验结果一致,最大误差不超过3%;二元混合矿磨矿过程中,每种矿物的存在都会对另一种矿物的磨矿特性产生不同的影响,球磨三元混合矿和人工(四元)混合矿石时,也获得了类似的结论。基于溶液化学和颗粒间的相互作用理论揭示了混合矿在磨矿过程中单矿物破碎特性改变的本质及规律,理论分析结果表明:矿物表面的Zeta电位,溶液的pH值和溶液中难免金属阳离子(Ca2+和Fe3+)都会影响矿物颗粒间的相互作用能;在磨矿过程中,通过理论分析不同矿物颗粒间的相互作用机理,提出了两种磨矿破碎机制:一、两种不同性质的矿物颗粒(例如:石英-绿泥石,赤铁矿-绿泥石)不容易发生相互吸附或团聚行为时,硬度相对较高的矿物(高硬度矿物)对硬度相对较低的矿物(低硬度矿物)产生屏蔽作用,阻止低硬度矿物被进一步破碎;二、两种不同性质的矿物颗粒(例如:石英-菱铁矿,赤铁矿-菱铁矿)易发生相互吸附或团聚行为时,矿物之间相互吸附团聚时,高硬度矿物的存在并不能对低硬度矿物的磨碎产生屏蔽作用,反而加快了低硬度矿物的磨碎行为。在上述理论研究基础上,针对东鞍山含碳酸盐铁矿石进行了实验室分批湿式球磨试验研究,确定东鞍山铁矿石的球磨特征参数,通过对球磨工艺进行优化,并采用PBM模拟计算自然粒级分布的东鞍山铁矿石磨矿产品的粒级分布,计算结果表明,在合适的磨矿时间范围内,PBM能合理的模拟计算和预测自然粒级分布的东鞍山含碳酸盐铁矿石磨矿产品各粒级的分布规律。本文针对东鞍山铁矿石的磨矿特性进行基础理论研究,查明东鞍山铁矿石的磨矿特性,揭示了东鞍山铁矿石的磨矿规律,对提高磨矿效率具有一定的指导意义。