磨矿是矿石选别前的最后一道作业,其主要任务是实现矿石的解离和提供合格尺寸的磨矿产品,因此,磨矿效率与后续选别指标以及选厂经济效益有直接联系。磨矿介质（钢球）是影响磨矿效率的重要因素,由于矿石破碎过程实质是一个力学过程,故钢球的冲击力、冲击动量、冲击能量的大小对破碎过程起着决定性作用。近年来众多学者对钢球制度进行了大量研究并进行实验室以及工业试验验证,其研究结果表明,精确的钢球尺寸及配比可以优化磨矿产品质量、提高球磨机处理量、降低钢球消耗以及能耗,所以,对磨矿介质的研究有着重大的现实意义。本文在参考国内外学者对磨矿介质与矿石碰撞对磨矿过程影响的研究基础上,以峨口铁矿一段磨矿为研究对象,基于钢球与矿石冲击动量计算以优化峨口铁矿一段磨矿钢球尺寸,从而达到提高峨口铁矿一段磨矿效率的目的,并对同类型选厂提供参考。首先,基于E.W.Davis钢球运动理论对钢球作抛落运动时的冲击速度进行推导并得出钢球对矿石的冲击动量方程。再此基础上,结合矿石粒度组成分布以及矿石力学性质得出矿石抗冲击冲量。应用动量定理建立钢球冲击动量与矿石抗冲击冲量方程式,以此推导出基于磨矿介质与矿石冲击动量确定钢球尺寸的公式,计算出峨口铁矿10mm、8mm、5mm、3mm待磨矿石所匹配钢球尺寸为95.25mm、82.08mm、60mm、42.69mm,按照钢球生产规格选取钢球尺寸分别为100mm、80mm、60mm、40mm。其次,为验证理论计算得出的钢球尺寸方案的可靠性,利用计算得出的钢球制度方案基于实验室Φ450mm×450mm磨机建立模拟仿真试验模型,设置单一尺寸钢球与单一矿石方案,并按照待磨矿石比例设置多级配比方案:理论计算方案（推荐方案）为:m（Φ100）:m（Φ80）:m（Φ60）:m（Φ40）=30:35:15:20,现场方案为m（Φ120）:m（Φ100）:m（Φ80）:m（Φ60）=25:25:25:25,将理论计算方案设置为推荐方案与现场钢球方案进行模拟仿真试验,实验结果表明:（1）单一尺寸钢球方案中作抛落运动钢球其运动轨迹以及速度变化符合E.W.Davis钢球运动理论;（2）将单一尺寸钢球方案中磨矿介质作抛落运动的速度进行分析,推算出峨口铁矿Φ5.03m×6.4m球磨机95.25mm、82.08mm、60mm、42.69mm磨矿介质冲击动量为6.86 kg·m/s、4.79 kg·m/s、1.77 kg·m/s、0.59 kg·m/s与10mm、8mm、5mm、3mm待磨矿石的抗冲击冲量差值仅0.19 kg·m/s、0.24 kg·m/s、0.1kg·m/s、0.01 kg·m/s,误差分别为2.8%、5.6%、6.0%、1.7%,总体误差小于6%,,模拟仿真结果与理论计算结果较为吻合,验证了理论计算结果的可靠性。（3）多级配比方案模拟仿真试验表明,推荐方案钢球在磨矿过程中磨矿肾形区面积较小,且作抛落运动钢球更多,有利于提高磨矿效率。（4）推荐方案的法向、切向碰撞能量与现场方案较为接近但碰撞频率有明显提高,且推荐方案磨矿有用能量占比更高,其有效能量利用率较现场方案高10.04%,即推荐方案磨矿效率较现场方案有明显提高。为进一步验证基于钢球与矿石冲击动量匹配所计算出的钢球方案对峨口铁矿一段磨矿效率的影响,通过实验室Φ450mm×450mm球磨机进行对比磨矿试验,实验结果表明:（1）推荐钢球配比方案磨矿产品中+0.15mm粒级产率较现场方案低6.79%,-0.074mm粒级产率较现场方案高4.86%,有效优化了磨矿产品质量,提高了磨机磨细能力;（2）磨矿技术效率较现场方案分别提高2.63%,有效提高了磨矿质量指标;（3）-0.074mm磨机利用效率较现场方案提高3.99%,有效提高了磨矿数量指标。推荐钢球配比方案可有效提高了磨矿效率,验证了通过钢球与矿石冲击动量所计算出的钢球方案的可靠性。