磨矿作业是矿物实现有效分选的前提条件,选矿厂球磨机运转状况直接影响选矿厂生产能力和经济效益。近年来,选矿厂球磨机尺寸趋于大型化,因此大型球磨机的开发和优化成为国内外研究的重点。开展大型球磨机选择合理的介质尺寸及配比、充填率、转速率、料球比和磨矿浓度等工艺参数优化对于优化磨矿指标,最大限度发挥磨机能力和提高磨矿效率至关重要。本论文以鞍钢矿业集团齐大山铁矿的φ 5.49×8.83m球磨机为研究对象,通过工艺矿物学及物化分析、功耗法理论模拟计算处理能力及电机功率和现场流程考查相结合的方式查明了齐大山铁矿球磨机处理能力较低的原因;开展了介质尺寸及配比、充填率、转速率、料球比和磨矿浓度等实验室磨矿优化试验,确定了齐大山铁矿石实验室最佳磨矿工艺参数,并提出合理的优化方案,开展工业试验,使球磨机处理能力达到大约350t/h,最后形成系统的铁矿选矿厂大型球磨机优化技术。本论文对齐大山铁矿石进行了详尽的工艺矿物学等分析,研究结果表明:该矿中有价元素铁的品位为31.13%,主要赋存于赤铁矿和磁铁矿中;磁铁矿的浸染粒度以粗粒嵌布为主,较容易单体解离;赤铁矿的浸染粒度以中粒嵌布为主,粒度分布不均匀,增加了磨矿难度,且部分赤铁矿中常充填一些细脉状的褐铁矿,难以从赤铁矿中解离出来,影响铁的回收。实验室磨矿试验研究结果表明:介质尺寸、介质配比、充填率、料球比、转速率和磨矿浓度对球磨机磨矿效果影响较大,选择合适的介质尺寸和介质配比,适当的提高充填率,增加料球比,提高磨机转速率及采用适宜的磨矿浓度都有利于改善磨矿效果。原矿筛分成-6.0+4.0mm、-4.0+2.0mm、-2.0mm三个单粒级,并分别确定各自磨矿动力学参数。结果表明:+6.0mm最适宜球径为100mm,-6.0+2.0mm最适宜球径为80mm,-2.0mm最适宜球径为70mm;最佳介质配比为φ90mm占34.62%、φ70mm占26.92%、φ60mm占23.08%、φ40mm占15.38%;适宜充填率32%;适宜料球比1.0;适宜转速率80%;适宜磨矿浓度78%。磨矿流程考查结果表明:齐大山铁矿选矿球磨机充填率为28%～30%,处理能力为310～320t/h,利用系数为1.66t/(m3·h),均处于较低水平;磨机邦德功指数模拟计算结果表明:如果将充填率单一提高至32%～33%,处理能力可达353.02～359.36t/h;如果从磨机的充填率、转速率、介质尺寸等多方面实施磨矿工艺的优化,在充填率32%～33%,钢球直径φ100mm,转速率80%时,φ5.49×8.83m球磨机的处理能力能够达到 372.92～379.61t/h。根据实验室研究结果,本论文提出了球磨机工艺优化方案为:1)提高球磨机充填率至32%以上,主要通过在球磨机排矿端增加中空轴衬套、增设排矿端挡料环和在给矿弯管设磁力密封装置,以达到提高充填率的目的;2)提高磨机转速率至80%,即通过对磨机小齿轮改造使磨机转速提至14.5r/min;3)增大钢球直径至100mm,强化对粗粒级的磨矿效果。工业试验结果表明:当球磨机充填率28%～30%提高至32%～33%时,在磨矿-分级指标略微改善的基础上,齐大山铁矿选矿车间φ5.49×8.83m球磨机处理能力由310～320t/h提高至350t/h左右。本论文的研究成果揭示了齐大山铁矿选矿车间一段φ5.49×8.83m球磨机处理能力低的本质原因,并采用功耗法模拟计算出了 φ5.49×8.83m球磨机的处理能力和电机功率,详细研究了不同磨矿条件对齐大山铁矿石磨矿效果的影响,并对以上研究成果提出了一段磨矿-分级优化方案并针对性地开展了工业试验,取得了良好的试验结果。本论文的研究成果为提高大型球磨机处理能力的研究提供了理论指导。