金属铝(Al)提纯浮选风机D(Al)808-1.67技术解析

作者：王军（139-7298-9387）

关键词：铝提纯浮选、D(Al)808-1.67离心鼓风机、风机配件维修、多级离心鼓风机、工业气体输送、矿物加工、浮选风机、轴瓦轴承、碳环密封

一、引言：矿物加工中的离心鼓风机技术概述

在矿业冶炼领域，铝土矿的提纯与加工是一个复杂而精细的过程，其中浮选工艺作为关键环节，对气源设备的稳定性和精确性提出了极高的要求。离心鼓风机作为浮选工艺的核心供气设备，其性能直接影响到浮选效率、铝精矿品位和回收率。本文将以矿业铝提纯专用浮选风机D(Al)808-1.67为例，系统阐述单质铝提纯过程中离心鼓风机的基础知识、结构特点、配件系统及维修要点，并对输送各类工业气体的风机技术进行综合性说明。

铝工业浮选工艺中，鼓风机需提供稳定、连续且压力精确的气流，使气泡均匀分布于矿浆中，实现铝矿物与脉石的有效分离。为此，风机必须适应矿山环境，具备耐腐蚀、抗磨损、高效节能和易维护等特性。我国风机行业针对这一特殊需求，开发了包括“C(Al)”、“CF(Al)”、“CJ(Al)”、“D(Al)”、“AI(Al)”、“S(Al)”、“AII(Al)”等在内的系列化专用风机，形成了完整的铝工业气体输送解决方案。

二、D(Al)808-1.67高速高压多级离心鼓风机技术详解

2.1 型号命名规则与技术参数

型号“D(Al)808-1.67”遵循行业标准命名规则：“D”代表高速高压多级离心鼓风机系列；“Al”表示专门为铝工业设计优化；“808”为内部编码，包含叶轮尺寸、级数等设计信息；“1.67”表示出风口压力为1.67公斤力每平方厘米（约164千帕）。根据标注规则，该型号无进风口压力特别标注，表明其进风口压力为标准大气压。

D(Al)808-1.67主要设计用于铝土矿浮选工艺的中高压供气环节，通常与大型浮选机组配套使用。其设计流量范围在200-350立方米每分钟之间，具体取决于浮选槽容积、矿浆浓度和工艺要求。该机型采用多级压缩设计，通过串联多个叶轮实现逐级增压，确保在高效区间内提供稳定压力。电机功率通常在400-630千瓦范围，采用变频控制以适应浮选工艺的气量调节需求。

2.2 结构特点与工作原理

D(Al)808-1.67为水平剖分式多级离心结构，这种设计便于检修和维护。气体沿轴向进入首级叶轮，经旋转叶轮加速后进入扩压器，动能转化为压力能，随后流入下一级继续压缩。多级设计使得每级压缩比较低（通常1.1-1.3之间），减少了温升和效率损失，整机效率可达82%-85%。

该机型采用齿轮增速箱驱动，工作转速在8000-12000转每分钟之间，高速设计使得单级叶轮能够提供更高的压头，减少了风机级数和整体尺寸。机壳采用高强度铸铁或铸钢材料，内表面进行防腐处理，以适应矿山潮湿环境和可能存在的腐蚀性气体。叶轮采用铝合金或不锈钢材质，经过精密动平衡校正，残余不平衡量小于1.0克毫米每千克，确保高速运转的平稳性。

2.3 在铝浮选工艺中的应用优势

在铝土矿浮选流程中，D(Al)808-1.67主要承担粗选和扫选作业的供气任务。其1.67公斤力每平方厘米的出气压力能够克服矿浆静压和管道阻力，确保气泡均匀弥散。风机配备的气量调节系统可以根据浮选药剂添加量、矿石品位变化实时调整供气量，优化浮选动力学条件。

与跳汰机配套时，风机的压力稳定性尤为重要。D(Al)808-1.67采用先进的流量-压力双闭环控制系统，压力波动控制在±2%以内，避免了因压力波动导致的跳汰床层紊乱。此外，该机型针对铝土矿浮选泡沫特性进行了优化，供气气泡尺寸分布范围窄，微细气泡比例高，提高了铝矿物与气泡的碰撞概率和附着效率。

三、风机核心配件系统技术解析

3.1 主轴与轴承系统

D(Al)808-1.67的主轴采用42CrMoA合金钢整体锻制，经调质处理获得芯部韧性，表面高频淬火提高耐磨性。主轴临界转速计算采用瑞利-里兹能量法，设计工作转速避开临界转速区域，确保转子动力稳定性。轴颈部位精度达到IT5级，表面粗糙度Ra≤0.4微米，为轴瓦提供理想的配合面。

轴承与轴瓦系统是该机型的关键部件。D(Al)808-1.67采用滑动轴承中的椭圆瓦结构，这种设计在水平方向形成两个油楔，显著提高了油膜刚度和阻尼特性，抑制了油膜振荡。轴瓦基体为铸钢，内衬巴氏合金（锡锑铜合金），厚度3-5毫米。巴氏合金具有良好的嵌入性和顺应性，能容忍少量硬质颗粒，适应矿山可能存在的润滑油污染环境。

轴承润滑采用强制循环油系统，油压维持在0.15-0.25兆帕，进油温度35-45℃，温升不超过28℃。润滑油路设计确保每个轴瓦都有独立的进油和回油通道，避免热油滞留。轴承间隙按主轴直径的千分之一点二到千分之一点五控制，通过刮瓦工艺精确调整。

3.2 转子总成与动平衡

转子总成包括主轴、多级叶轮、平衡盘、联轴器轮毂等旋转部件。叶轮与主轴采用过盈配合加键连接，过盈量按直径的千分之零点八到千分之一点二计算，确保高速旋转时不发生相对滑动。每个叶轮单独进行超速试验，试验转速为工作转速的115%，持续时间不少于2分钟。

动平衡是转子制造的核心环节。D(Al)808-1.67采用逐级平衡与整体平衡相结合的方法：每个叶轮单独做静平衡，剩余不平衡量小于5克毫米；组装后做低速动平衡（400-600转每分钟），校正明显的不平衡；最后在高速平衡机（工作转速下）进行精细平衡，达到G2.5平衡等级，振动速度值小于2.8毫米每秒。

平衡盘设计是多级离心风机的特色，用于抵消大部分轴向推力。D(Al)808-1.67的平衡盘直径与末级叶轮入口直径之比为1.6-1.8，背面通入进口压力气体，形成与轴向推力方向相反的作用力，可将轴向推力减少70%-80%，剩余推力由推力轴承承担。

3.3 密封系统

气封与油封系统是防止介质泄漏和润滑油污染的关键。D(Al)808-1.67在叶轮入口处采用迷宫密封，利用多道曲折间隙形成流动阻力，减少级间泄漏。密封间隙按直径的千分之二到千分之三控制，兼顾密封效果与避免碰磨。

碳环密封是高速风机的先进密封形式，用于轴端密封。D(Al)808-1.67采用分段式碳环，每环由3-4个弧段组成，靠弹簧箍紧在轴上。碳材料具有自润滑性，即使短暂干摩擦也不会损伤主轴。碳环密封的泄漏量仅为迷宫密封的30%-50%，且对轴振动的适应能力更强。

轴承箱采用骨架油封与迷宫组合密封，内侧防止润滑油外泄，外侧防止灰尘进入。油封材料为氟橡胶，耐油耐温性能优异。迷宫密封的曲折通道内填充润滑脂，进一步阻断泄漏路径。

四、风机维护与故障处理

4.1 日常维护要点

D(Al)808-1.67的日常维护以监测和预防为主。运行中需重点监测：轴承温度（不超过75℃）、振动值（轴向≤4.5毫米每秒，径向≤3.5毫米每秒）、润滑油压力与温度、进出口压力与流量。每日检查润滑油位、油质，每月取样化验润滑油，检测水分、酸值和金属颗粒含量。

每运行2500-3000小时需进行定期维护，包括：更换润滑油和滤芯；检查联轴器对中情况，对中误差应小于0.05毫米；检查地脚螺栓紧固状态；清洁冷却器表面；测试安全阀和仪表准确性。齿轮箱的维护需特别注意，检查齿轮啮合状况，齿面点蚀面积不应超过单齿面积的5%。

4.2 常见故障诊断与处理

振动异常是最常见的故障现象。若振动值突然增大，可能原因包括：转子积垢破坏平衡，需停机清洁；轴承磨损间隙增大，需检查更换轴瓦；对中不良，需重新找正；基础松动，需紧固地脚螺栓。区分故障类型可通过频谱分析：不平衡表现为1倍频突出；不对中表现为2倍频明显；轴承故障则出现高倍频成分。

轴承温度过高可能原因有：润滑油不足或变质，需补油或换油；冷却水系统故障，需检查冷却器；轴承间隙过小，需调整刮瓦；润滑油中有杂质，需过滤或更换。温度缓慢上升通常为润滑或冷却问题，急剧上升可能预示烧瓦事故，需立即停机。

性能下降（压力或流量不足）可能原因：密封磨损泄漏量增大，需更换密封；叶轮腐蚀或磨损，效率降低，需修复或更换；过滤器堵塞进气阻力增大，需清洁滤芯；管网泄漏，需检查管道和阀门。性能监测应建立基线，定期对比效率曲线变化。

4.3 大修技术与装配要点

D(Al)808-1.67的大修周期一般为3-4年或24000运行小时。大修包括：全面解体清洗；检查机壳腐蚀与变形；转子全面检查与重新平衡；更换所有密封件和轴承；检查齿轮箱齿轮与轴承。

转子装配需严格控制各部件装配顺序和参数。叶轮装配采用热装法，加热温度按材料膨胀系数计算，通常为150-200℃。加热均匀性至关重要，避免局部过热导致材料性能下降。装配后测量各叶轮口环的径向跳动，应小于0.05毫米。

轴承刮研是滑动轴承维修的关键技能。轴瓦与主轴接触角应为60-90度，接触点每平方厘米不少于2-3点，且分布均匀。刮研时先粗刮确保接触区，再精刮调整间隙。顶部间隙用压铅法测量，铅丝直径应为理论间隙的1.5-2倍，压后测量最薄处厚度即为实际间隙。

对中调整采用双表法或三表法，消除轴向和径向偏差的同时，还需考虑运行时温度变化导致的热膨胀。D(Al)808-1.67通常将电机侧略高于风机侧0.10-0.15毫米，以补偿运行中风机轴承温升更高的影响。

五、铝工业其他系列风机概览

5.1 浮选专用风机系列

“CF(Al)”型系列专用浮选离心鼓风机专为铝土矿精选作业设计，特点是压力中等（0.8-1.2公斤力每平方厘米）、流量调节范围宽（30%-110%）。采用三元流叶轮设计，效率曲线平坦，适应浮选工艺频繁的气量调节。该系列风机通常与浮选柱配套，提供细腻均匀的气泡。

“CJ(Al)”型系列专用浮选离心鼓风机则为小型浮选厂或试验线设计，结构紧凑，维护简便。采用单级或双级设计，压力范围0.5-0.8公斤力每平方厘米，整机效率仍可达78%以上。变频控制为标准配置，方便工艺参数优化实验。

5.2 多级与单级加压风机系列

“C(Al)”型系列多级离心鼓风机是铝工业的通用机型，压力范围1.0-2.5公斤力每平方厘米，流量范围广。采用标准级数模块化设计，可根据具体需求组合级数，经济性较好。广泛用于氧化铝焙烧、氢氧化铝煅烧等工艺的助燃风供给。

“AI(Al)”型系列单级悬臂加压风机结构简单，转子悬臂布置，检修时不需拆管道。用于低压输送或作为系统引风机。叶轮直接装于电机轴伸或通过联轴器连接，转速固定，压力调节通过进口导叶实现。

“S(Al)”型系列单级高速双支撑加压风机采用齿轮增速，单级叶轮即可产生较高压力。双支撑结构转子动力学特性优良，适用于要求振动小的场合。在铝电解烟气净化系统中用于输送含氟烟气，叶轮材质需特殊防腐处理。

“AII(Al)”型系列单级双支撑加压风机为直联式，转速较低但扭矩大，适用于大流量低压场合。在铝加工中用于热处理炉的气氛循环，耐温设计可达250℃。

六、工业气体输送风机的特殊考量

6.1 不同气体的输送要求

铝工业中输送的工业气体种类多样，风机设计需针对气体特性进行调整：

氧气(O₂)输送风机必须禁油设计，所有与气体接触的部件彻底脱脂，采用不锈钢或铜合金材料。密封系统特别重要，采用氮气隔离密封，防止润滑油蒸汽进入气路。运转间隙适当增大，避免摩擦发热引发危险。

氢气(H₂)输送风机考虑氢脆问题，材料选择避免高强度钢，多采用低碳奥氏体不锈钢。密封要求极高，通常采用干气密封或双层迷宫密封加氮气吹扫。设计转速避开氢致振动的敏感区间。

二氧化碳(CO₂)、氮气(N₂)、氩气(Ar)等惰性气体风机相对常规，但需注意二氧化碳遇水生成碳酸的腐蚀问题，过流部件需防腐处理或采用不锈钢。氮气和氩气分子量接近空气，风机性能曲线相近，可直接选用空气风机。

工业烟气和混合无毒工业气体成分复杂，可能含尘、含水、含腐蚀性成分。风机需加强防腐，如喷涂防腐涂层；叶轮采用耐磨设计，如堆焊耐磨层；进气设置高效过滤器；机壳底部设排污口。

6.2 气体性质对风机设计的影响

气体密度直接影响风机的压力-流量特性。根据风机相似定律，压力与气体密度成正比，输送轻气体（如氢气）时，为达到相同压力，需要更高转速或更多级数。D(Al)808-1.67针对空气设计，密度1.2千克每立方米，若改输氢气（密度0.09千克每立方米），相同转速下压力仅为原来的7.5%，需重新设计。

气体比热比影响压缩温升。氧气、空气等双原子气体比热比1.4，压缩温升较高；氩气等单原子气体比热比1.67，温升更高；二氧化碳多原子气体比热比1.3，温升较低。温升影响材料选择、间隙设置和冷却需求。

气体腐蚀性决定材料选择。湿氯气、二氧化硫等需采用哈氏合金、钛材等高级材料；一般腐蚀性气体可采用不锈钢或表面处理；铝工业中氟化氢气体腐蚀性极强，需专门防护。

气体爆炸性决定防爆要求。氢气、一氧化碳等爆炸性气体需采用防爆电机，消除可能的点火源，外壳设计能承受内部爆炸压力。

七、结语：技术创新与展望

铝工业浮选风机技术正朝着高效化、智能化、专用化方向发展。D(Al)808-1.67作为当前主流机型，通过持续改进材料、优化流道、智能控制，效率仍有提升空间。磁性轴承、空气轴承等无接触轴承技术的应用可望彻底解决润滑油污染问题；计算流体动力学（CFD）和有限元分析（FEA）的深入应用，使风机设计更加精准；物联网和大数据技术实现了风机运行状态的实时监控和预测性维护。

未来铝提纯浮选风机将更加注重系统集成，与浮选工艺控制系统深度融合，根据矿石性质、药剂条件自动优化供气参数。同时，环保和节能要求推动风机向更低噪音、更高能效方向发展。新材料如陶瓷涂层、碳纤维复合材料的应用，将进一步提高风机耐磨损、耐腐蚀性能，延长使用寿命。

作为风机技术人员，深入理解设备原理、工艺要求和维护技术，是确保铝提纯浮选系统高效稳定运行的基础。D(Al)808-1.67及其系列风机的成功应用，体现了我国矿山装备制造业的技术进步，也为全球铝工业可持续发展提供了可靠装备保障。