大多数磨矿作业是矿石物料在冲击和研磨共同作用下实现粒度不断减小的过程。磨矿过程中物料受到的冲击破坏和研磨破坏的作用机理并不相同,且矿石各组成矿物抵抗冲击破坏和抵抗研磨破坏的能力存在差异,因此,常常出现同一磨矿系统同批次物料中某些矿物过磨和其他矿物欠磨共存的矛盾。为研究冲击作用和研磨作用在磨矿中的独立作用机理和相互影响规律,本文将磨矿研究延伸到组成矿石的矿物层面,以天然纯矿物方解石、黄铜矿、闪锌矿为研究对象,采用JK落重试验方法和磨矿试验方法,研究三种纯矿物在单独冲击粉碎条件下、单独研磨破坏条件下以及两种作用并存条件下的粉碎行为特征、碎磨特性参数、物料破碎率和产品粒度分布特征值等重要指标的变化及其规律。研究得到以下结论:(1)按照JK落重试验规定的标准颗粒粒度-63.0+13.2mm范围和拓展颗粒粒度到-13.2+4.75mm范围开展落重试验,得到三种矿物的抗冲击粉碎参数和矿物相应的硬度等级均与颗粒粒度有关,物料粒度越小,物料的抗冲击粉碎能力参数A×b数值越小。这表明,按落重试验方法评价矿物的抗冲击粉碎能力和硬度等级存在粒度减小的“增硬效应”,且硬度越小的矿物,颗粒粒度的影响越大。因此,利用JK落重试验结果比较不同矿物的抗冲击粉碎能力必须严格限制在相同的粒度条件下进行。(2)无论按标准颗粒粒度范围还是拓展到更细的粒度范围,按照JK落重试验得到的三种矿物抗冲击粉碎能力大小顺序与矿物摩氏硬度表征结果一致。在相同的粒度条件下,三种矿物抗冲击粉碎参数A×b值大小依次为:方解石>闪锌矿>黄铜矿,因此,可以认为黄铜矿抗冲击粉碎能力最强,闪锌矿次之,方解石最弱。这表明,通过JK落重试验的抗冲击粉碎能力参数A×b值来表征物料硬度更加精细合理。(3)介质处于泻落状态下的研磨磨矿过程中,按照入磨物料的初始粒度计算得到物料破碎率和磨矿产物粒度特征值t₁₀来表征研磨效果时,三种矿物的破碎率、产物粒度特征值t₁₀都随着磨矿时间增加呈正相关递增趋势,且与矿物的硬度、入磨粒度复杂相关,矿物硬度的影响没有明显的一致性。利用一阶线性模型可以较好地拟合泻落状态下的磨矿动力学,其动力学参数与矿物硬度和入料粒度有关。(4)通过磨矿介质运动理论中的介质抛落破碎能E、泻落状态下研磨磨矿数据t₁₀、抛落状态下的磨矿数据t₁₀,以及JK落重试验获得的比破碎能E_cs与t₁₀的关系,建立了反算介质在抛落状态下对矿物的实际冲击破碎能的新方法,在此基础上,证明介质处于抛落状态下的复合磨矿过程中,物料受到的介质冲击比破碎能大小与磨矿给料粒度和物料硬度有关,且矿物硬度越大,粒度影响越小。在所试验的磨机转速范围内,三种矿物的冲击比破碎能占抛落比破碎能的比例分别为:方解石10.18%~41.67%,黄铜矿8.12%~26.87%,闪锌矿10.53%~31.83%。(5)介质处于抛落状态下的复合磨矿过程中,按照入磨物料的初始粒度计算得到物料破碎率和磨矿产物粒度特征值t₁₀来表征研磨效果时,三种矿物的破碎率和t₁₀都随磨机转速率增加呈现正相关增长趋势,且都先快后慢,并与矿物的自身硬度密切相关,硬度越大的矿物的破碎率越小,破碎率增加延时越晚,反映出矿物硬度的影响与JK落重试验结论相一致,且t₁₀更适合表征抛落状态下的复合磨矿效果,不适宜表征泻落状态下的磨矿效果。论文为后续深化解析磨矿机制和磨矿优化控制提供理论基础,论文研究成果具有较高的现实意义和学术价值。