半自磨机因工艺流程短、运行成本低、处理量高等优点,其在矿山行业的应用越来越广泛。长期以来,众多选矿学者和技术人员大多从半自磨内部磨矿介质和矿石的运动状态着手,对半自磨磨矿机理进行了深入的研究,形成了很多磨矿介质和矿石的磨矿理论。由于磨矿系统太过复杂,至今仍未形成一个统一的理论来解释半自磨磨矿机理。本文在参与半自磨磨矿介质优化研究科研项目的基础上,参考国内外关于半自磨磨矿机理研究的文献资料,开展了基于离散元法的武山铜矿半自磨介质优化研究。结合武山铜矿半自磨流程生产实际,选取正常生产时半自磨机给矿粒度、75%转速率和35%充填率为前提条件,以180mm棒球、150mm钢球及新型150mm钢球三种半自磨介质为研究变量进行离散元仿真试验研究。将半自磨机内磨矿介质对20mm~150mm各粒级矿石的碰撞能量谱与矿石颗粒碰撞理论相结合,以半自磨机内矿石的破碎概率、磨机台效、介质单耗为评价标准,研究半自磨介质对磨矿性能的影响,并辅以实验室试验的验证,为武山铜矿半自磨介质优化工业试验研究提供科学依据。离散元仿真模拟研究发现,半自磨机中磨碎作用主要靠钢球介质来完成,可充当半自磨介质的+100mm大形矿块的磨碎作用为辅,且钢球介质对矿石的破碎能力远远高于矿石介质。从三种磨矿介质的磨矿效果来看,新型150mm钢球为最优选择。新型150mm钢球对矿石的破碎概率为0.6958%,且不会对充当半自磨介质的+1OOmm大形矿块产生破碎作用;半自磨机台效为85.61t/h,比采用180mm棒球的1#半自磨机高55.18t/h;磨矿介质单耗相对值为0.54,在三种方案中最低。实验室研究结果表明,新型150mm钢球的磨矿效果最好。通过进行三次磨矿循环试验,+100mm充当自磨介质的矿石含量呈逐渐增多的趋势,50~35mm顽石含量逐渐减小,合格粒级含量和细磨能力较高,过粉碎也较低。实验室试验结果与离散元仿真预测结果基本符合。工业试验结果表明,采用新型150mm钢球后,磨机台效由119.8t/h提高到129.23t/h,比试验前提高了 9.25t/h,约提高了 8%;介质钢耗由0.827kg/t减少为0.555kg/t,在三种介质方案中最低,工业试验前后减少了 0.272kg/t,降幅为32.89%;排矿中+0.20mm含量由53.01%将为51.7%,降低了 1.31个百分点,-0.074mm含量由35.71%提高到38.76%,增加了 3.05个百分点,-0.038mm含量由25.31%增加到了 26.75%,提高了 1.44个百分点。工业化试验趋势与离散元仿真预测结果及实验室验证试验结果基本相符,验证了离散元仿真模拟的可靠性。