球磨机是依靠研磨介质随筒体转动,然后抛落或泻落产生的力对物料进行破碎与研磨作用的设备。作为物料破碎之后进行粉磨的关键设备,其广泛应用于选矿、火电、化工、建材等行业。凭借其操作简单实用性高的优势,全世界60%的粉磨设备采用球磨机。然而,球磨机一直存在着能量利用率极低的问题。例如在水泥工业中,球磨机粉磨能耗占整个生产过程的60-70%,而其自身能量利用率仅为3-10%。因此,提高球磨机的能量利用率是一个值得研究的课题。此外,随着粉磨工艺的改进,原有的球磨机终粉磨工艺现已发展至辊压机+球磨机的半终粉磨工艺,大颗粒进料经辊压机破碎后颗粒粒度大幅减小,进入球磨机的粒度大多在1-5 mm,球磨机更应发挥其研磨作用,因此原有的基于发挥大尺寸钢球破碎作用为主的最佳球径选用制度已不适用,而目前尚无这方面的研究报导。基于以上背景,本文主要研究内容包括针对石灰石超细粉磨研磨体尺寸与进料粒度的匹配关系研究、针对研磨体不同运动状态下理论球径选用公式的计算、针对进料种类对超细粉磨研磨体最佳尺寸的影响研究以及矿渣超细粉磨最佳研磨体级配研究。旨在寻求针对不同种类、粒度进料超细球磨的最佳研磨体参数,以达到增产降耗的目的,从而进一步提高球磨机的能量效率。首先,开展针对石灰石超细粉磨研磨体尺寸与进料粒度的匹配关系研究,探究不同尺寸研磨体对不同进料粒度石灰石的粉磨效果、产品合格率以及能量效率的影响,分析不同条件下进料比破碎率、累计破碎率的变化,最终得出不同进料粒度石灰石的最佳研磨体尺寸,进而拟合出适用于不同粒度进料超细球磨的最佳球径选用制度X=14.43D0.66。基于球磨机内研磨介质抛落或泻落两种不同的运动状态,通过理论计算出不同粒度进料所需研磨体破碎或磨削力大小,进而确定在不同运动状态下的最佳研磨体尺寸选用公式,并与试验拟合公式进行对比发现泻落状态下的球径选用公式与其结果相近,进一步证明了上述公式的适用性。其次,针对进料种类不同时研磨体的最佳尺寸进行研究,实验测定了不同种类进料的物理、易磨性质,探究不同种类进料在不同尺寸研磨体下的粉磨效果、能量效率的变化,得出最佳尺寸研磨体的产品粒度分布随粉磨时间的变化规律,总结了三种不同种类进料的自身性质与其最佳研磨体选用尺寸的关系。结果表明最佳选用球径会随着进料物理性质的差异而在上述制度(X=14.43D0.66)的基础上适当偏移。最后,以上述试验拟合球径选用制度(X=14.43D0.66)为依据,进一步探究窄粒度分布矿渣的最佳研磨体级配。研究了三种不同的研磨体级配对矿渣超细粉磨产品细度、粒度分布以及能量效率的影响,最终确定了矿渣的最佳研磨体级配以Φ20、14、6 mm钢球质量比为20:50:30为宜。