球磨机磨矿过程是钢球与物料之间的相互冲击和磨剥作用。也就是说,磨矿的效果不仅与介质有关,而且与物料也有关。所以,必须同时考虑球磨介质和物料,才能正确分析和预测磨矿效果。
就物料而言,矿物的破碎实质是材料被破坏的过程,只是矿物的非均匀性比一般材料要大。根据材料力学相关知识,在出现破坏之前,材料承受外力的作用,首先产生弹性变形,此时材料未被破坏;当变形达到一定值后,材料开始硬化,应力增加,因次变形可以继续进行;在应力达到材料弹性极限时,开始出现永久性变形,材料变为塑性变形状态;如果塑性变形达到极限时,材料才会产生破坏。
因此,可以根据材料的破坏特征将矿料的破坏类型分为脆性破坏、塑性破坏和疲劳型破坏三种类型。由于不同破坏类型的力学过程不同,所以其效率也不尽相同:发生脆性破坏时,矿料变形小,并且吸收的变形能少,所以消耗的能量少,破碎效率高,强度大而且加载快、频率高是该破碎力的主要特点;发生塑性破坏时,能量由介质传送至整个矿块,并使其发生变形,因此变形能损失较多,破碎效率不高,破碎力作用比较缓慢。还有一种是由交变应力产生的疲劳破坏,每次作用力都难使矿块被破坏,同时在应力集中处生成微小裂缝,该裂缝受交变应力多次反复作用而切过应力方向不断扩展,直至发生韧性或脆性破坏。矿物在此过程中反复发生变形,大量的能量损耗使得破碎效率最低。物料的破坏方式有以下因素决定:首先是物料本身性质,其次是外加作用力,其中包括作用力大小和频率。