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铁矿石是国民经济发展的重要支撑性矿产资源,能否经济高效利用,关系到我国产业安全以及钢铁产业的健康发展。经过长年不断地采选,好选易选的铁矿石逐渐被消耗殆尽,铁矿石性质向着“贫、细、杂”发展,铁矿的综合利用越来越难。梅山铁矿矿石结构构造复杂,矿物嵌布粒度分布不均匀,选厂磨矿工艺参数、介质制度不合理,导致了磨矿产品粒度分布不均匀、过粉碎严重,磨矿成本较高,资源利用率较低。对梅山铁矿4系列磨矿-分级回路进行流程考查发现:一段分级机分级效率较低,介质制度不合理,二段溢流产品中过粉碎粒级含量高达15.39%,其金属铁品位达30.26%,金属损失率高达10.36%,过磨十分严重。为了提高梅山铁矿磨矿-分级的工作效率,改善磨矿产品质量,实现节能降耗,本论文对磨矿-分级工艺进行了优化试验研究,首先研究了磨矿过程各因素的影响关系,找出较优操作参数;然后进行铁矿石的力学性质研究,提供计算参数;根据球径半理论公式、破碎统计力学以及钢球磨损原理等理论推导最佳磨矿制度,再通过试验确定最佳磨矿制度,最后进行了现场磨矿优化工业试验。经过以上研究得出以下结果:(1)磨矿过程因素以及正交试验研究表明:磨矿过程主要影响因素是磨矿时间,其次为磨矿浓度。一段粗磨磨矿时间为3min时,磨矿浓度为:70%~85%,钢球充填率为35~45%,可达到﹣0.076mm产率38~42%,﹣0.01mm过粉碎产率8~10%;二段细磨磨矿时间为3~4min,磨矿浓度为70~80%,钢球充填率为35~42%时磨矿效果较好。(2)经过对样品的规格和不规则矿块力学测试试验得出,规则矿块的普氏硬度系数f值(为16)比不规则的f(≤5)高好几倍。根据球径半理论公式、破碎统计力学以及钢球磨损原理等,得出最佳装补球制度为:一段磨初装球为Φ100:Φ80:Φ60=30%:30%:40%,补加球为Φ100:Φ80=60%:40%;二段磨初装球为Φ60:<Φ40=20%:80%,补加球为Φ60=100%。(3)工业应用结果表明:磨矿条件优化后,磨矿产品粒度分布更加合理,分级效率有所提高。二段分级溢流产品过粉碎减轻21.7%,易选粒级增加6.91%,其中γ0.076~0.038mm提高了26.78%;总分级效率提高了27.98%;磁选尾矿中-0.01mm产率降低了21.16%;同时磨机功耗、钢球单耗有所降低,衬板寿命延长,折合磨矿成本降低1.7元/t。综上所述,磨矿-分级工艺过程优化取得了良好的效果,创造了一定的经济效益,其方法可推广至类似磨矿系统或其他金属矿、非金属矿磨矿系统。