当前,球磨机在工业应用中存在的主要问题有粉磨效率低、耗电量巨大、噪声大、筒体衬板及研磨体的磨损率高等。对球磨机介质运动特别是介质粉磨的微观过程的研究有利于帮助改善球磨机在上述方面的表现,有利于帮助提高球磨机的运行性能和生产能力。自上世纪以来,学者们对球磨机介质的运动进行了大量研究,取得了很好的效果,但他们的很多研究方法在球磨机研磨的微观过程方面的研究上应用困难。离散元素法在跟踪研究颗粒任意时间段内的动力学特征及其变化过程方面有极大优势,因而在研究球磨机介质运动方面有巨大的潜力。本文从理论分析单个介质在球磨机内的运动规律入手,寻找影响单个介质运动的主要因素；实验研究了球磨机的介质运动形态,获得了大量介质运动的图片及视频,这些介质运动的图片及视频为仿真试验提供了参照,同时仿真试验提供了大量通过实验难以获得的数据；最后对球磨机介质运动及有用功率的变化规律进行了仿真分析。论文的主要研究内容如下：(1)球磨机内单个介质运动规律的理论分析分析了两种情况的球磨机内单个介质运动过程,其中第一种情况不考虑介质的自转,这种情况下单个介质的运动过程分为静摩擦和动摩擦两个运动阶段,第二种情况考虑介质的自转,这种情况下单个介质的运动过程分为纯滚动和既滚动又滑动两个运动阶段。针对介质所处运动阶段的特征,对介质受力分析,根据受力分析结果分别求解上述两种情况单个介质运动的脱离位置。讨论脱离位置的变化规律,据此确定影响球磨机单个介质运动的主要因素。(2)球磨机介质运动形态的实验研究实验球磨机的筒体端盖选用透明材料——有机玻璃,方便了实验时球磨机介质运动的观测与拍摄；实验时,通过调整筒体长度达到筒内仅装一层介质；采用高速相机拍摄介质运动,拍摄图片和视频清晰易于分析,这些介质运动的图片及视频为仿真试验提供了参照。(3)球磨机介质运动仿真研究参数的确定采用多次仿真试验的方法来确定仿真研究的参数,根据仿真试验与实验的对比结果,判断仿真试验与实验结果是否匹配。如若认为结果不匹配,则分析不匹配的可能原因,根据原因分析调整参数准备下一次试验；如若认为结果匹配,则仿真试验的参数设置合适,从而为仿真研究选择了参数。(4)球磨机介质运动及相关问题的仿真研究仿真研究了球磨机的介质运动、有用功率、介质规格大小与球磨机筒体衬板形状参数对球磨机介质运动及有用功率的影响等问题,对筒体转速、研磨体填充率、摩擦系数、介质规格大小、衬板表面几何形状等工作参数进行了分析,给出了一定的优化建议。研究结果表明,离散元素法在研究单层介质的球磨机介质运动方面可行,研究获得的介质运动结果对确定球磨机介质的整体运动规律及有用功率有积极意义。