碎矿和磨矿是金属矿山矿物加工中的重要过程。选矿生产中碎矿和磨矿作业设备投资、生产费用、电能消耗和钢材消耗所占比例最大。因此如何提高碎磨设备的磨矿效率、节能降耗,优化磨矿条件显得至关重要。梅山铁矿选矿厂磨矿作业采用二段全闭路磨矿,目前正面临着一段螺旋分级机返砂比不到5%;一段磨添加120mm、二段磨添加80mm钢球尺寸太大,造成过粉碎;铁矿物易在分级沉砂中富集;二段分级溢流产品中的-10μm品位高、损失率高等问题。本论文就是围绕着如何在磨矿-分级回路中优化磨矿过程,尽量减少过粉碎粒级的产生,提高磨矿效率开展试验研究的。通过对梅山铁矿工艺矿物学进行研究,可知梅山铁矿石中铁主要赋存于磁铁矿、假象赤铁矿、半假象赤铁矿、菱铁矿中,少量在黄铁矿及铁硅酸盐矿物中。全铁品位为47.62%,原矿中主要有用铁矿物主要是磁铁矿,其铁分布率为61.20%,其次赤铁矿的分布率占18.26%,赤铁、磁性铁的总和占全铁的79.46%左右,其他铁矿物中碳酸铁的含量占了 17.38%,还含有少量的硫化铁及硅酸铁。铁主要分布在38~300μm,硫主要分布在10~74μm,这个粒级分布正好是铁、硫的解离范围,也是选矿易选粒级范围。在此基础上,考察了一段磨矿过程的影响因素。根据新生γ-74μm、γ合格和γ-10μm的含量,确定了磨矿时间、磨矿浓度、磨机转速、磨机生产能力和钢球直径的适宜范围。为了进一步考察不同影响因素之间交互作用,进行了以磨矿浓度、钢球充填率、磨矿时间为主要因素的“三因素五水平”正交试验,确定一段磨的磨矿条件:磨矿浓度为70%,钢球充填率为35%,磨矿时间为3min。对于二段磨矿,在磨矿介质为钢锻、单一钢球和混合钢球组的条件下,探究了磨矿时间、磨矿浓度和磨矿介质充填率的影响,确定实验室二段磨矿条件:磨矿时间3min,磨矿浓度75%,二段磨介质宜采用钢锻,根据实际情况可采用混合钢球组。以钢球混合球为磨矿介质的低转数低充填率的磨矿试验表明,应优先选择35%~40%低充填率。为了考查不同粒级对磁选回收率影响,分别对各粒级进行了磁选回收试验,发现整体上各粒级的分选回收率均在90%以上。但粒级越粗,回收率越高。铁的损失主要集中在-0.074mm以下产品中,合适的磨矿细度既要考虑到合格粒级的产率大,又要考虑过粉碎产率小。为了考察钢球尺寸的大小影响,优化磨矿效果,本文采用段氏球径半理论公式计算各段各次球磨机所需的球径。而对入磨矿而言,不规则矿块一段球磨机所需的最大球径值为80mm,二段球磨机所需的最大球径值为50mm。在正交试验确定的磨矿优化条件范围内,采用优化磨矿后,-0.074mm产率比选矿厂原二段磨排矿的产率高7.00%~10.00%;合格粒级产率比选矿厂原二段磨矿排矿的产率高3.21%~3.53%,产品粒度均匀性更好;合格粒级回收率比选矿厂原二段磨矿排矿的产率高0.34%~2.35%。进一步对优化磨矿的产品进行分选试验,与选矿厂二段分级溢流产品进行分选相比,铁精矿的产率比分级溢流产品的产率高4.93%~10.00%,TFe回收率高5.74%~9.00%;由于粒度特性的改善,磁选尾矿的产率降低1.33%~5.00%左右,TFe损失的产率降低2.36%~4.17%,S损失的产率降低6.24%~11.67%。分选尾矿中-10μm产率与选矿厂二段分级溢流产品的分选尾矿相比,降低16.24%~30.08%。