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单质金(Au)提纯专用风机:D(Au)2686-1.45型离心鼓风机技术详述

作者:王军(139-7298-9387)

关键词:单质金提纯、离心鼓风机、D(Au)2686-1.45、风机配件、风机修理、气体输送、矿物冶炼、轴瓦、碳环密封、转子总成

引言

在矿物冶炼与单质提纯,尤其是黄金(Au)的提取与精炼过程中,高效、可靠的气体输送与处理设备扮演着至关重要的角色。离心鼓风机作为提供稳定气流、维持特定压力与气氛的核心动力设备,其性能直接关系到生产效率、能耗指标与最终产品的纯度。黄金提纯工艺,常涉及焙烧、氧化、置换、电解及尾气处理等多个环节,需要风机输送空气、氧气、氮气乃至特殊工业气体,并在高压、高洁净度或防爆等严苛条件下稳定运行。为此,行业内开发了针对贵金属,特别是黄金提纯的系列专用离心鼓风机。本文将聚焦于单质金(Au)提纯专用风机:D(Au)2686-1.45型高速高压多级离心鼓风机,进行深入的基础知识说明,并拓展至相关配件、维修要点及工业气体输送风机的选型考量。

第一章:黄金提纯工艺与风机系列概述

黄金冶炼提纯是一个复杂的物理化学过程,通常包括破碎、磨矿、浮选、氰化、吸附、电解精炼等步骤。在这些工序中,风机主要用于:

浮选环节:向浮选槽中充入空气,产生气泡,使金矿物附着而上浮。这需要风机提供稳定、量大的空气,且压力需适应矿浆深度。 焙烧与氧化环节:输送空气或氧气,为氧化反应提供氧化剂,或输送氮气作为保护气氛。 气体置换与保护:在精炼过程中,可能需要氮气、氩气等惰性气体进行保护或吹扫。 尾气处理与环保:输送烟气至处理系统,需风机具备耐腐蚀、防结垢等特性。

为满足这些多元化的需求,形成了完整的黄金提纯专用风机谱系,主要包括:

“C(Au)”型系列多级离心鼓风机:适用于中等压力、大风量的工艺环节,如浮选供气、氧化供风,结构坚固,运行平稳。 “CF(Au)”与“CJ(Au)”型系列专用浮选离心鼓风机:针对浮选工艺优化设计,特别注重气量调节的灵敏性与运行的可靠性,以匹配浮选机组的工况波动。 “D(Au)”型系列高速高压多级离心鼓风机:本文重点,采用高转速、多级叶轮串联结构,能产生更高的压升,适用于需要突破系统阻力、提供高压气源的场合,常与分离机、压滤机、气体增压等设备组合使用。 “AI(Au)”型系列单级悬臂加压风机:结构紧凑,适用于压力需求相对较低、空间受限的加压点。 “S(Au)”型与“AII(Au)”型系列单级高速双支撑加压风机:转子两端支撑,运行稳定性高,适用于中型规模的稳定气源供应。

这些风机型号的命名通常遵循 机型代码 + (单质元素符号) + 内部编码 + 出风口压力”的规则。例如,D(Au)2686-1.45表示:D型高速高压多级离心鼓风机,专用于黄金(Au)提纯工艺,内部设计编码为2686,其出风口相对压力为1.45公斤力每平方厘米(约142.2千帕)。若命名中无进风口压力标识(如“/”分隔),则默认进风口压力为1个标准大气压。

第二章:D(Au)2686-1.45型风机核心技术解析

D(Au)2686-1.45型风机是专为黄金提纯中高压气力输送、特别是与高效分离设备(如离心分离机、旋流器组)配套而设计的核心设备。其“高速高压多级”的特点决定了其技术复杂性。

1. 设计特点与工况

高速性:主轴转速通常可达每分钟数千转甚至上万转,通过增速齿轮箱或高速电机直驱实现。高转速是获得高压头的基础,但也对转子动力学平衡、轴承及润滑系统提出了极高要求。 多级压缩:气体依次通过多个叶轮和扩压器,逐级提高压力。D(Au)2686-1.45能达到1.45公斤力每平方厘米的出压,一般需要2-4级叶轮串联。多级设计使得每级负荷合理,效率较高,但流道结构复杂,级间密封至关重要。 与分离机组合:该型号风机常与离心分离机联用。风机提供的高压气流驱动分离机内形成强旋流场,用于气固分离、物料干燥或特定成分的富集。风机压力(1.45公斤力每平方厘米)的选型正是基于分离机系统的阻力特性、处理量及工艺要求的精确计算确定。

2. 核心部件详解

风机主轴:作为传递扭矩、支撑转子的核心零件,需采用高强度合金钢(如40CrNiMoA)锻造,经调质处理获得优异的综合机械性能。高速下,其临界转速必须远高于工作转速,设计上需进行精细的动力学分析,避免共振。 风机转子总成:包括主轴、各级叶轮、平衡盘、联轴器等部件的装配体。叶轮通常为闭式后弯型,采用高强度铝合金或不锈钢精密铸造或五轴加工而成,确保气动效率与强度。装配后必须进行高精度动平衡校正,通常要求达到G2.5或更高等级(根据转速确定),以消除不平衡力,保证平稳运行。 风机轴承与轴瓦:高速高压风机常采用滑动轴承(轴瓦)而非滚动轴承。轴瓦材料多为锡基巴氏合金,具有良好的嵌藏性、顺应性和抗胶合能力。润滑油在轴与轴瓦间形成稳定的动压油膜,实现液体摩擦,阻尼特性好,适合高转速工况。轴承箱的设计需保证充分的润滑油供应和散热。 密封系统:这是保证风机效率、防止介质泄漏和润滑油污染的关键。 气封(级间密封与轴端密封):通常采用迷宫密封。在转子上车制梳齿,与静止部件上的密封片形成一系列节流间隙,有效减少级间窜气和轴端气体泄漏。 油封:位于轴承箱两端,防止润滑油外泄。常用骨架油封或氟橡胶唇形密封。 碳环密封:在输送特殊、贵重或危险性气体(如氢气、氧气)时,作为更高级的轴端密封。由多段碳环在弹簧力作用下紧贴轴套,形成接触式密封,泄漏量极小。其材料具有自润滑、耐高温、化学稳定性好的特点,是D(Au)2686-1.45在输送非空气介质时的关键可选配置。

3. 性能与调节
风机的性能遵循离心式鼓风机的普遍特性:在固定转速下,压力-流量曲线呈下降趋势,功率-流量曲线呈上升趋势。其工作点由风机特性曲线与管网阻力曲线的交点决定。对于D(Au)2686-1.45,调节气量以适应分离机工况的方法主要有:

进口导叶调节:改变进气预旋角度,实现能耗相对较低的气量调节。 变速调节(如变频驱动):最节能的调节方式,能连续改变风机转速,使工况沿相似工况曲线移动。 出口放空或回流调节:简单但经济性差,常用于紧急或小幅调节。

第三章:风机关键配件与维护修理要点

风机的长期稳定运行离不开优质配件和规范的维修保养。

1. 关键配件

叶轮:最核心的易损件。磨损、腐蚀、结垢或动平衡失效都需更换。备件必须保证材质、尺寸精度和动平衡等级与原装件一致。 轴瓦:定期检查磨损情况。巴氏合金层出现剥落、裂纹或过度磨损(磨损厚度超过设计值)时必须更换。刮瓦是一项高技术要求的装配工艺,需保证接触角、接触斑点符合规范。 密封组件:迷宫密封片磨损后间隙增大会降低效率,需按周期检查更换。碳环密封一旦出现异常磨损或碎裂,必须整套更换。 润滑系统配件:包括油泵、油过滤器、冷却器、油管路等。保持润滑油清洁、冷却有效是轴承寿命的保障。特别是对于采用滑动轴承的D(Au)型风机,润滑油粘度、温度和清洁度是监控重点联轴器与对中工具:高速风机对中要求极高,需使用激光对中仪等精密工具,确保电机与风机轴线的同轴度。

2. 修理要点

拆卸与检查:严格按顺序拆卸,记录各部件的装配关系和间隙数据(如轴瓦顶隙、侧隙,气封间隙,叶轮口环间隙)。重点检查主轴有无弯曲、裂纹;叶轮有无磨损、裂纹;流道有无积垢;轴承座有无磨损。 转子检修:转子总成是修理核心。若叶轮需更换或修复(如堆焊后加工),修复后必须连同主轴重新进行动平衡。平衡盘、轴套等部件也应检查磨损情况。 轴承与密封装配:新轴瓦需进行刮研,确保与轴颈接触均匀。安装各级气封时,需用塞尺精确测量并调整径向间隙至设计范围,通常仅为十分之几毫米。碳环密封安装需轻柔,确保各环在槽内活动自如,弹簧力均匀。 总装与调试:按逆序仔细装配,确保所有螺栓紧固至规定扭矩。完成机械装配后,先进行单机试车(无负载或低负载),监测轴承温度、振动值(振动速度有效值通常要求低于4.5毫米每秒)和噪声。正常后逐步加载至工况点,进行性能测试,核实风量、风压是否达标。

第四章:输送工业气体的特殊考量

黄金提纯中,D(Au)2686-1.45及其同系列风机可能需要输送除空气以外的多种工业气体,这对风机的设计、材料和操作提出了特殊要求:

气体性质影响密度:输送氢气(H₂)等轻气体时,风机产生的压头降低,所需功率也减少;输送二氧化碳(CO₂)等重气体时则相反。选型时需按实际气体密度修正性能曲线。 腐蚀性:如氧气(O₂)、潮湿的氯气(Cl₂,可能存在于某些工艺尾气)具有强氧化性。相关过流部件(叶轮、机壳、密封)需采用不锈钢(如316L)甚至更高级别的耐蚀合金,并严格禁油。 危险性:氧气助燃,需彻底清除流道内的油渍和可燃物;氢气易燃易爆,要求风机防爆设计(防爆电机、静电导除),密封必须极其可靠(优先选用碳环密封等低泄漏密封)。 纯度与洁净度:输送高纯氮气(N₂)、氩气(Ar)等保护性气体时,风机内部必须高度清洁,密封需防止外界空气渗入污染介质。 材料与密封选择: 输送氧气时,所有与氧接触的零件需进行“脱脂清洗”,并采用铜基合金或不锈钢。禁止使用铝制叶轮(防止摩擦起火)。 输送腐蚀性烟气时,可考虑内衬防腐涂层或使用特种合金。 对于所有非空气介质,碳环密封因其极低的泄漏率和良好的化学稳定性,成为轴端密封的首选方案之一。 操作安全: 切换气体前,必须对风机及管路进行充分的吹扫、置换,防止形成爆炸性混合物。 设置气体成分监测、泄漏报警和联锁停机装置。 针对特定气体,制定专门的运行维护规程。

第五章:总结与展望

D(Au)2686-1.45型高速高压多级离心鼓风机作为黄金提纯领域的高端专用设备,体现了风机技术与冶炼工艺的深度结合。其高速、多级、高压的特点,以及对精密转子、滑动轴承、高效密封(如碳环密封)的依赖,构成了其技术核心。深入理解其结构原理、配件特性与维修工艺,是保障其与分离机等关键工艺设备协同、稳定、高效运行的基础。

随着黄金冶炼技术向绿色、高效、智能化方向发展,对配套风机也提出了更高要求:更高的效率以降低能耗;更智能的监测与故障诊断系统(如在线振动监测、温度监测);更强的材料以适应更复杂的工艺气体;更灵活的调节能力以匹配智能工厂的需求。未来,黄金提纯专用风机将继续朝着专用化、高性能化、智能化的方向演进,为贵金属乃至整个矿物加工行业的高质量发展提供坚实的装备支撑。

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