在磨矿装补球制度中,精确化钢球尺寸及配比,能够优化磨矿产品粒度特性以及降低磨矿过程中的钢球消耗和能源消耗等。马钢张庄矿采用两段全闭路磨矿流程,存在二段溢流产品过磨和能耗过高的问题。为了解决这些问题,本文以张庄铁矿一段和二段磨矿系统为研究对象,根据矿石的性质及不规则矿块的力学分析,结合基于段氏球径半理论的球径计算结果,提出了磨矿装补球制度优化方案,并通过实验室精确化磨矿试验确定最佳磨矿工艺参数,最后进行精确化磨矿工业试验研究。矿石抗破碎力学性能测试及钢球直径精确化计算结果显示,矿石的抗压强度f值为6以下,对小于5 mm以下矿粒,应采用50 mm球。而现场一段磨矿仅使用80 mm钢球,球径明显偏大。实验室精确化磨矿试验结果表明,一段磨矿最佳条件是:磨矿浓度为67%,钢球充填率为40%,精确化装补球制度为Φ50 mm:Φ40 mm:Φ30 mm=30%:40%:30%(平均球径为40 mm),磨矿产品细度中-75μm含量为32.54%。二段磨矿最佳条件是:磨矿浓度为67%,钢球充填率为35%,精确化装补球制度为Φ30 mm:Φ25 mm:Φ20 mm=30%:40%:30%(平均球径为25 mm),磨矿产品细度中-75μm含量为75.13%。在一段磨矿和二段磨矿还进行了三种不同装球制度的实验室闭路磨矿和磁选试验,结果均表明精确化装补球制度要优于偏大球和偏小球制度。精确化磨矿工业试验结果表明,采用精确化磨矿后,在处理量增加20 t/h的情况下,磨矿分级各产品的粒度分布和金属量分布得到明显改善,溢流产品过磨现象减轻,铁金属损失率降低。其中,一段溢流-23μm产率为23.11%,比试验前下降了4.5个百分点,铁金属量占有率为27.17%,比工业试验前降低2.73个百分点;二段溢流-75μm产率稳定达到90%以上,-23μm产率为30.82%,比试验前下降了21.44个百分点,铁金属量占有率为31.51%,比工业试验前降低24.88个百分点。与此同时,球磨机利用系数有所提升,钢球单耗从0.58 kg/t降至0.53 kg/t,降幅8.62%;能源消耗从6.42 kwh/t降至5.55kwh/t,降幅13.55%。精确化磨矿实施后除了节能降耗显著外,由于金属分布率的改善,最终铁精矿产量提高68 t/d,品位提高0.1个百分点,提质增效明显。符合国家“双碳”战略目标下绿色磨矿技术的发展趋势。