金属铝(Al)提纯浮选风机：D(Al)189-3.8型高速高压多级离心鼓风机技术解析与维保实践

作者：王军（139-7298-9387）

关键词：铝矿物浮选；离心鼓风机；D(Al)189-3.8；风机配件；风机修理；工业气体输送；多级离心；轴瓦；碳环密封

第一章：引言:离心鼓风机在矿物单质提纯中的关键作用

在矿业冶炼领域，特别是铝（Al）等有色金属的提纯过程中，浮选法是一种极为重要的物理化学分离技术。其原理是利用矿物表面物理化学性质的差异，通过鼓入特定流量与压力的空气，在浮选槽内形成大量微小、稳定且分布均匀的气泡，使目标矿物颗粒选择性地附着于气泡并上浮至矿浆表面，从而实现与脉石矿物的分离。这一过程的核心动力与气源保障，便是高性能的离心鼓风机。

离心鼓风机以其结构紧凑、运行平稳、流量调节范围宽、效率高以及在高压工况下的卓越表现，在现代化大型选矿厂中占据主导地位。针对不同工艺环节（如粗选、精选、扫选）和不同规模的需求，发展出了多样化的风机系列。在铝土矿的浮选提纯中，风机不仅需要提供足量、稳定的空气，有时还需适应可能存在的腐蚀性、潮湿或含尘气体环境，对设备的可靠性、密封性和材料提出了更高要求。

本文将围绕矿业铝提纯应用，系统阐述离心鼓风机的基础知识，并重点对D(Al)189-3.8型高速高压多级离心鼓风机进行深度解析。同时，对风机关键配件、常见修理维护要点，以及输送各类工业气体的特殊考量进行详细说明，旨在为一线技术人员和设备管理人员提供实用的理论参考与实践指导。

第二章：铝提纯浮选工艺与风机系列概览

铝土矿的浮选提纯主要目的是脱除硅、铁等杂质。浮选过程要求鼓入的空气压力稳定（通常为0.3-0.8 bar表压，具体依浮选机液位深度和管路损失而定）、流量精确可控，且气泡尺寸要求细腻均匀。这要求配套风机具有良好的气动性能与调节特性。

为满足矿业浮选及其他工艺气体输送的多样化需求，形成了以下主要风机系列，各系列在结构、性能和适用场景上各有侧重：

“C(Al)”型系列多级离心鼓风机：采用多级叶轮串联结构，通过逐级增压实现较高的出口压力。结构成熟，效率曲线平坦，适用于需要中等偏高压力、大流量的稳定工况，是浮选作业的经典选择之一。

“CF(Al)”型与“CJ(Al)”型系列专用浮选离心鼓风机：专为浮选工艺优化设计。通常强调在特定压力点（如0.5 bar左右）具有更高效率，且抗波动能力更强。可能在进排气口设计、防堵塞等方面进行了特殊优化，以应对矿浆可能产生的泡沫回流或潮湿空气。

“D(Al)”型系列高速高压多级离心鼓风机：本文重点机型所属系列。采用高转速设计（通常通过增速齿轮箱驱动），结合多级叶轮，能在相对较小的体积下实现更高的单机压比和功率密度。特别适用于要求高压、但安装空间受限的场合，或在大型浮选厂中作为集中供气的主力机型。

“AI(Al)”型系列单级悬臂加压风机：单级叶轮，转子为悬臂式结构（叶轮置于轴承一端）。结构简单，维护方便，通常用于压力需求较低、流量适中的工况。优点是轴向尺寸短，造价相对经济。

“S(Al)”型系列单级高速双支撑加压风机：单级叶轮，但转子由两端轴承支撑（叶轮在中间），运行稳定性更高，可承受更高的转速和载荷。适用于中高压、大流量的工况，性能范围宽广。

“AII(Al)”型系列单级双支撑加压风机：类似于S系列，同为双支撑结构，但可能在具体气动设计、轴承或密封配置上有所区别，以适应不同的市场定位和特定工况要求。

这些风机均可根据输送介质的不同，在材料选择、密封形式和内部涂层上进行定制。可输送的气体包括但不限于：空气、工业烟气、二氧化碳(CO₂)、氮气(N₂)、氧气(O₂)、氦气(He)、氖气(Ne)、氩气(Ar)、氢气(H₂)、混合无毒工业气体。输送不同气体时，需重新核算功率、选配防爆电机（如氢气）、采用特殊材料（如氧气忌油）等。

风机型号解读：以D(Al)189-3.8为例。

D：代表该风机属于“D型”系列，即高速高压多级离心鼓风机。

(Al)：表示该风机主要设计应用于铝矿物相关工艺的气体输送，在材料或防腐方面可能有针对性考量。

189：为内部编码，通常与风机的主要设计参数相关，如叶轮尺寸、扩压器形式或设计序列号，是风机性能特征的标识。

3.8：表示风机的出口压力为3.8 bar（表压，通常以bar或kPa为单位）。根据文章提供的命名规则，“如果没有‘/’就表示进风口压力是1个大气压”，因此该风机进气压力为标准大气压，出口绝对压力约为4.8 bar，压比约为4.8。

与跳汰机配套选型：跳汰机是另一种重力选矿设备，依靠脉动水流工作，其配套风机主要用于产生周期性水流。选型时需重点关注风机的流量调节灵敏性、瞬态响应特性以及活塞式或特定阀门的配合，这与浮选用风机追求稳定流量和压力的需求有所不同，需根据跳汰机的具体类型（如空气脉动跳汰机）和工作周期进行精确计算。

第三章：D(Al)189-3.8型风机深度解析

D(Al)189-3.8型风机是“D型”系列中的一款典型高压产品，设计用于为大型或高压需求的铝浮选生产线提供气源。

1. 核心结构特点：

高速多级设计：通过内置的精密齿轮增速箱，将电机转速（如1480 rpm或2980 rpm）提升至数万转每分钟，驱动多级叶轮（通常为2-6级）。高转速使得单级叶轮能产生更高的压头，从而用较少的级数实现高压输出，减小了风机轴向尺寸和重量。

机壳与流道：机壳通常为水平剖分式或垂直剖分式，便于检修。内部流道（进气室、级间流道、扩压器、蜗室）经过精心设计，以最小化流动损失，确保高压下的高效运行。针对可能存在的潮湿含尘气体，关键流道可能采用防粘涂层或更高等级的材质。

转子动力学设计：高转速下，转子的动平衡精度和临界转速远离工作转速是保证稳定性的关键。D型风机转子经过严格的动平衡校正（通常要求达到G2.5或更高等级），并通过轴承与密封系统的优化设计，确保安全通过各阶临界转速。

2. 关键性能参数（示例）：

介质：空气（标准设计，针对铝浮选）。

进口压力：1标准大气压（约0 bar表压）。

出口压力：3.8 bar表压。

额定流量：需查具体性能曲线，假设在189编码下对应某一大流量值（例如每小时数万立方米）。

转速：工作转速可能高达20000-40000 rpm（具体取决于设计）。

驱动功率：根据流量和压比计算，配套电机功率可能数百至上千千瓦。

3. 核心配件详解：

风机主轴：作为转子的核心承载部件，采用高强度合金钢（如42CrMo）锻造而成，经过调质处理以获得优异的综合机械性能。表面经过精磨，确保轴承和密封部位的尺寸精度和表面光洁度。高转速下需考虑其疲劳强度和挠曲变形。

风机转子总成：包括主轴、多级叶轮、平衡盘（如有）、联轴器部件等。叶轮是关键做功元件，通常为闭式或半开式，采用高强度铝合金或不锈钢精密铸造或五轴铣削而成，叶片型线为后向或径向，以兼顾压力和效率。每级叶轮装配后，整个转子总成需进行高速动平衡。

风机轴承与轴瓦：对于D型高速风机，滑动轴承（轴瓦）比滚动轴承更常见，因其承载能力大、阻尼性能好、适合高转速。轴瓦材料多为巴氏合金（锡基或铅基），浇铸在钢背衬上，内表面开有油槽以确保润滑。运行时依靠压力油形成稳定的油膜，将转子“悬浮”起来，实现液体摩擦。

轴承箱：容纳轴承和部分润滑系统的铸件或焊接件。它不仅提供轴承的安装座，还构成润滑油路的一部分。轴承箱必须有足够的刚度和散热能力，通常设有温度测点（如Pt100热电阻）以监控轴承温度。

密封系统：防止气体泄漏和润滑油进入流道的关键。

气封（级间密封和轴端密封）：常用迷宫密封，由一系列紧密排列的齿和槽组成，通过多次节流膨胀来减小泄漏。齿尖与轴（或密封套）间隙极小，是安装和检修的重点关注部位。

油封：位于轴承箱两端，防止润滑油外泄。常用接触式骨架油封或更先进的非接触式磁力密封等。

碳环密封：在需要更严格密封的场合（如输送贵重或有害气体），常采用碳环密封。它由多个分割的碳环在弹簧力作用下紧贴轴套表面，形成接触式密封，耐磨性好，泄漏量极低。在D(Al)189-3.8这类高压风机中，可能会在高压侧轴端采用碳环密封与迷宫密封的组合形式，以有效封堵高压气体。

第四章：风机常见故障与修理维护要点

风机的稳定运行离不开预防性维护和及时的故障修理。以下结合D型风机特点进行说明：

1. 日常巡检与维护：

振动与噪声监测：使用振动仪定期检测轴承座各方向（水平、垂直、轴向）的振动速度或位移值。异常增大往往是转子不平衡、对中不良、轴承磨损或松动的前兆。

温度监测：密切关注轴承温度（通常应＜75℃）和润滑油温。温度骤升可能预示润滑不良、轴承损坏或冷却系统故障。

润滑系统：检查油箱油位、油压、油过滤器压差。定期进行油品分析，监测水分、酸值、金属磨粒含量，按周期更换润滑油和滤芯。

性能监测：记录进出口压力、流量、电流，与原始性能曲线对比，效率下降可能暗示流道污染、内部泄漏或叶轮磨损。

2. 常见故障与修理：

振动超标：

原因：转子积垢（输送含尘潮湿气体时易发生）导致动平衡破坏；叶轮磨损或腐蚀不均；联轴器对中偏差因基础沉降或热胀而变化；轴承间隙过大；地脚螺栓松动。

修理：停机清洁转子，重新进行现场动平衡；检查并修复叶轮，严重时更换；重新精确对中（激光对中仪）；检查并调整轴瓦间隙或更换轴承；紧固地脚螺栓。

轴承温度高：

原因：润滑油量不足、油质劣化、油路堵塞；冷却水不足或冷却器结垢；轴承间隙过小或接触不良；轴向力过大（平衡盘失效或堵塞）。

修理：检查润滑系统，换油、清洗油路；清理冷却器；刮研修刮轴瓦至要求间隙和接触面积；检查平衡盘及平衡管是否畅通。

排气压力或流量不足：

原因：进口过滤器堵塞；密封间隙（尤其是迷宫密封和碳环密封）因磨损而过大，内泄漏严重；叶轮流道严重腐蚀或磨损；转速未达额定值（如皮带打滑、变频器问题）。

修理：清洗或更换过滤器；解体测量密封间隙，更换磨损的密封件（如迷宫密封片、碳环）；评估叶轮状态，必要时修复或更换；检查驱动系统。

异响：

原因：转子与静止件摩擦（如密封处）；轴承损坏；齿轮箱（增速箱）齿面点蚀或断齿；喘振（风机在不稳定工况区运行）。

修理：立即停机检查，找出摩擦点并调整间隙；更换轴承；检修齿轮箱；调整操作工况，避开喘振区，检查并确保防喘振阀工作正常。

3. 大修要点：
风机大修需按规范进行，主要包括：解体清洗、全面测量、修复更换、重新装配、对中调试。

重点测量数据：轴瓦间隙（顶隙、侧隙）、轴颈圆度圆柱度、叶轮口环及密封间隙、转子各部位的径向跳动和端面跳动、齿轮箱啮合间隙和齿面状况。

装配关键：确保所有间隙符合图纸要求；转子装入时避免磕碰；采用规定的扭矩和顺序紧固螺栓；最终严格进行联轴器对中。

第五章：输送工业气体的特殊考量

当D(Al)189-3.8型或其同系列风机用于输送除空气以外的工业气体时，必须进行特殊设计和改造：

气体性质分析：

密度：气体密度直接影响风机所需功率（功率与密度成正比）。输送氢气(H₂)等轻气体时，功率大幅下降；输送二氧化碳(CO₂)等重气体时，功率需求增加，电机需重新选型。

压缩性：高压下（如3.8 bar出口），气体不再视为不可压缩，需按实际气体处理，性能曲线会发生变化。

腐蚀性：如工业烟气、湿氯气等。需选用耐腐蚀材料（如不锈钢316L、双相钢、钛材）制作叶轮、机壳内衬及流道部件。

危险性：氧气(O₂)助燃，系统必须彻底脱脂，禁油，采用铜基或不锈钢材料，防静电。氢气(H₂)、一氧化碳等易燃易爆，需整体防爆设计（电机、仪表、接线盒），密封要求极高以防泄漏。

纯净度：输送高纯气体（如电子级氩气Ar、氮气N₂）时，需采用特殊处理（如电解抛光）的内表面和全无油设计，防止污染。

温度：高温气体会影响材料强度、密封性能和冷却系统设计。

密封系统升级：

对于贵重、有毒或易爆气体，常规迷宫密封可能不足。需采用干气密封、串联式碳环密封或** labyrinth seal with purge gas （带吹扫气的迷宫密封）** 等零泄漏或可控泄漏的先进密封形式。

安全与控制系统：

设置气体泄漏检测报警装置。

针对氧气，配备氮气吹扫系统，在启停前后置换机内空气。

针对易燃气体，设置紧急切断阀和惰性气体保护系统。

第六章：结论

离心鼓风机是现代矿物单质提纯工艺，尤其是铝浮选工艺的“肺部”和“心脏”。D(Al)189-3.8型高速高压多级离心鼓风机作为该领域的高性能代表，以其紧凑的结构和强大的增压能力，满足了大型高效浮选厂的需求。深入理解其型号含义、结构特点、核心配件（如主轴、转子、轴瓦、碳环密封）的功能，是进行科学选型、规范操作和精准维护的基础。

同时，风机的修理维护并非简单的零件更换，而是一个基于精密测量和系统分析的综合性工程。预防性维护和状态监测是避免非计划停机、延长设备寿命的经济有效手段。而当风机应用于输送各类工业气体时，必须超越通用空气风机的思维，从介质特性出发，在材料、密封、安全等各方面进行全方位特殊考量，确保设备长期安全、高效、可靠地运行。

随着矿业技术向智能化、绿色化发展，对风机的能效、可靠性和智能监控水平也提出了更高要求。未来，集成先进传感器、具备自适应调节和预测性维护功能的智能风机，将在铝及其他矿产资源的提纯过程中发挥更加关键的作用。