金属铝(Al)提纯浮选风机：D(Al)1396-1.85型离心鼓风机基础与应用解析

作者：王军（139-7298-9387）

关键词：矿物提纯、铝浮选、离心鼓风机、D(Al)1396-1.85、风机配件、风机修理、工业气体输送、轴瓦、碳环密封、转子总成

一、 引言：离心鼓风机在铝矿提纯中的核心作用

在有色金属冶炼，特别是铝(Al)的提取与提纯过程中，浮选法是分离铝土矿中有用矿物与脉石的关键工艺。该工艺依赖于稳定的气源产生适量、均匀的气泡，使目标矿物附着并上浮。离心鼓风机作为浮选工序的“肺脏”，为整个系统提供持续、稳定且参数精确的空气动力，其性能直接决定了浮选效率、精矿品位及能耗经济性。本文将围绕矿物中单质提纯（以铝为例）用离心鼓风机的基础知识展开，重点剖析D(Al)1396-1.85型高速高压多级离心鼓风机的技术特点，并对其关键配件、维护修理要点，以及输送各类工业气体的风机选型与应用进行系统说明。

二、 铝提纯工艺与鼓风机型号体系概述

铝土矿的浮选提纯通常包括破碎、磨矿、调浆、浮选分离等步骤。鼓风机向浮选槽底部的充气装置（如转子-定子组）供气，形成微小气泡。捕收剂处理后的铝矿物颗粒选择性地附着于气泡，上浮形成泡沫层被刮出，从而实现分离。

为适应不同规模、不同压力与流量需求的浮选及其他冶炼环节，行业形成了专业化的风机型号系列：

“C(Al)”型系列多级离心鼓风机：适用于中等流量、较高压力的稳定供气场景，结构坚固，可靠性高。

“CF(Al)”型与“CJ(Al)”型系列专用浮选离心鼓风机：专为浮选工况优化设计，注重气量调节的灵敏性与运行的经济性，能在矿浆化学环境变化的工况下保持稳定性能。

“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，通过多级叶轮串联实现更高压比，特别适用于大型浮选生产线、需克服较高液柱静压及管路阻力，或需要将气体输送至多个分散浮选槽组的场合。

“AI(Al)”型系列单级悬臂加压风机：结构紧凑，适用于中小流量、中低压力的补充供气或辅助工艺。

“S(Al)”型系列单级高速双支撑加压风机与“AII(Al)”型系列单级双支撑加压风机：转子两端支撑，运行平稳，适用于对振动要求严格、流量范围较宽的加压输送环节。

型号编码规则以D(Al)1396-1.85为例解析：

“D”：代表高速高压多级离心鼓风机系列。

“(Al)”：指明该风机在设计与材质考量上，优先针对铝矿提纯及相关工艺环境（可能存在腐蚀性介质或特定气体）。

“1396”：为内部编码，通常涵盖设计序列、叶轮尺寸或主要性能参数代号。

“-1.85”：表示鼓风机出口处的气体表压为1.85公斤力每平方厘米（约181.4 kPa）。根据约定，若无“/”符号及进风口压力值，则表示风机进风口压力为标准大气压（约101.3 kPa）。

三、 核心机型深度解析：D(Al)1396-1.85型高速高压多级离心鼓风机

D(Al)1396-1.85型风机是专为大型、高效铝浮选生产线设计的高性能动力设备。

1. 设计特点与工作原理：
该风机属于多级离心式。其核心原理是气体沿轴向进入风机，被高速旋转的转子上的多级叶轮逐级加速和增压。每一级叶轮都将机械能转化为气体的动能和压力能，随后在扩压器与蜗壳中将部分动能进一步转化为静压能。最终，气体以1.85公斤力每平方厘米的压力排出。高转速设计（通常通过增速齿轮箱实现）使得单级叶轮能产生更高的压头，从而在较少的级数内达到目标压力，结构相对紧凑。

2. 性能参数与应用匹配：
其性能曲线（压力-流量曲线）通常较陡峭，意味着在额定转速下，流量变化对出口压力影响显著。这要求在使用中，需通过变频调速或进口导叶调节来精确匹配浮选槽群的气量需求，避免“喘振”（一种流量过低时发生的剧烈不稳定现象）。其设计点应与浮选系统的总气阻特性曲线（包括静态液柱压力、充气器阻力、管路损失等）良好交汇，确保在高效区运行。与跳汰机等重选设备配套时，需根据设备的用气特性和压力脉动要求进行专门选型计算。

3. 结构材质与适应性：
针对铝浮选环境，其过流部件（如蜗壳、叶轮）可能采用不锈钢或特种合金，以抵御矿浆蒸汽中可能含有的酸碱物质腐蚀。气封、油封等密封系统的设计也考虑了防尘和防轻微腐蚀。

四、 关键配件功能与维护要点

D(Al)1396-1.85等高速风机的可靠运行，依赖于一系列精密配件的协同工作。

风机主轴：作为转子的核心支撑与动力传递部件，承受巨大的扭转载荷和一定的弯曲载荷。必须具有极高的强度、刚度和疲劳抗力，通常由高强度合金钢经锻造、热处理和精密加工制成。维护中需定期检查其直线度、表面状态（特别是键槽、轴肩等应力集中处），防止疲劳裂纹。

风机转子总成：包含主轴、各级叶轮、平衡盘、联轴器等组件。高速旋转下的动平衡至关重要，微小的不平衡量都会导致剧烈振动。大修后必须进行高精度动平衡校正。叶轮作为核心做功部件，需检查其磨损、腐蚀及积垢情况，这直接影响风机效率和稳定性。

风机轴承与轴瓦：高速风机常采用滑动轴承（轴瓦）。轴瓦材料多为巴氏合金，具有良好的嵌入性和顺应性。运行中依靠形成的稳定油膜承载转子。维护关键是保证润滑油的清洁度、粘度与供油压力、温度正常。需定期检查轴瓦间隙、接触印痕，防止烧瓦、磨损。

轴承箱：容纳轴承（轴瓦）并提供稳定支撑的壳体结构。需确保其刚度充足，与基础连接牢固，散热良好。检查有无渗漏油、振动异常导致的裂纹。

气封与油封：

气封（级间密封与轴端密封）：主要用于减少级间窜气和向大气泄漏。碳环密封是一种常用且高效的浮动环式接触密封，由多个碳环组成，依靠弹簧力与轴保持微隙接触，磨损后能自动补偿。维护中需检查碳环磨损量、弹簧弹力，确保密封气（通常是洁净空气）供应稳定，防止矿尘侵入。

油封：主要用于防止轴承箱润滑油外泄。需定期更换老化、硬化的唇形密封件。

碳环密封（专门阐述）：在D(Al)1396-1.85这类高压风机中尤为重要。它由一组分割成几瓣的碳环在弹簧箍力下抱合在轴上，形成迷宫式与接触式相结合的密封。其优点是自润滑、耐高温、允许少量热膨胀。故障常表现为泄漏量增大，原因包括碳环过度磨损、弹簧失效、密封腔室压力异常或冷却不良。检修时应成组更换，并确保腔内清洁。

五、 风机常见故障诊断与修理概要

针对D(Al)1396-1.85型风机，修理工作需专业、系统。

振动超标：

原因：转子动平衡破坏（结垢、叶轮磨损不均、部件松动）；对中不良；轴承（轴瓦）磨损、间隙过大；基础松动；喘振。

修理：重新进行转子现场动平衡或返厂平衡；校正风机与电机同心度；更换轴瓦，调整间隙；紧固地脚螺栓；调整运行点，避开喘振区。

轴承温度过高：

原因：润滑油质劣化、油量不足；冷却系统故障；轴瓦刮研不良、间隙过小；负载过大或对中不良导致附加载荷。

修理：更换合格润滑油，检查油泵、滤网；清洗冷却器；修刮或更换轴瓦，调整至标准间隙；检查系统阻力，重新校正对中。

风量或压力不足：

原因：滤网堵塞导致进气不足；密封（特别是碳环密封）磨损严重，内泄漏增大；转速未达额定值（变频器或传动问题）；叶轮腐蚀、磨损严重，效率下降。

修理：清洗或更换进气过滤器；检查并更换碳环等密封组件；检查电机、变频器及传动系统；检测叶轮型线，严重时更换叶轮。

异常噪音：

原因：轴承损坏；转子与静止件摩擦（如气封）；喘振；齿轮箱（如有）故障。

修理：对应检查轴承、间隙调整；检查并调整密封间隙；调整工况；诊断齿轮箱。

大修流程通常包括：停机隔离→拆解→各部件清洗检查→测量关键尺寸（如轴瓦间隙、叶轮口环间隙、轴弯曲度）→更换损坏件（密封、轴承等）→回装→对中→单机试车→联动试运行。务必遵循制造商的技术手册。

六、 输送各类工业气体的风机选型与应用扩展

除了为浮选输送空气，冶炼流程中还需输送多种工业气体。不同气体的物理化学性质（分子量、密度、比热容、毒性、腐蚀性、爆炸性）对风机设计选型有决定性影响。

输送气体分类与风机适配：

空气、混合无毒工业气体：可选用标准设计的C(Al)、D(Al)等系列，重点考虑压力流量匹配。

工业烟气、二氧化碳(CO₂)：常具腐蚀性、含尘。需选用耐腐蚀材质（如更高牌号不锈钢），配置有效的密封与冲洗系统，防止结垢与腐蚀。转速、间隙设计需考虑气体密度变化。

氮气(N₂)、氩气(Ar)、氦气(He)、氖气(Ne)等惰性气体：化学性质稳定，但密封性要求极高，防止昂贵气体泄漏或空气渗入。通常采用干气密封、磁力密封等无泄漏或微泄漏密封技术，并对壳体密封性有特殊要求。

氧气(O₂)：强氧化性，禁油。所有与氧气接触的部件必须进行严格的脱脂处理，轴承润滑需采用特殊氧气相容的润滑脂或采用磁悬浮等无接触轴承。运行中严防油脂、有机物进入。

氢气(H₂)：密度极低、易泄漏、易燃易爆。对风机气动设计（需更多级数来补偿低密度带来的低压头）和结构密封性提出极高要求。通常采用迷宫密封与特殊端面密封组合，并配备泄漏监测和防爆电气。

选型计算的核心公式考量：
当输送非空气气体时，风机的性能会发生显著变化。选型时必须进行换算。核心原理是风机的压比（出口绝对压力与进口绝对压力之比）和转速不变时，其容积流量（立方米每分钟）大致不变，但质量流量和所需功率随气体密度变化。

质量流量等于容积流量乘以气体密度。

所需轴功率与气体密度成正比（在相同压比和容积流量下）。
因此，输送轻气体（如H₂、He）时，同机型的质量输送能力和功耗远低于空气；输送重气体（如CO₂）时则相反。必须依据目标气体的实际密度、温度、压力参数，利用风机相似定律进行详细性能换算和电机功率复核，确保风机不会过载或效率过低。

七、 结论

D(Al)1396-1.85型高速高压多级离心鼓风机作为铝矿浮选提纯的关键设备，其高效、稳定运行是保障生产效益的基础。深入理解其型号含义、工作原理、核心配件（如主轴、转子、轴瓦、碳环密封）的功能与失效模式，掌握科学的故障诊断与维修方法，是风机技术人员的必备技能。同时，面对冶炼工艺中多样的工业气体输送需求，必须严格根据气体的理化特性，科学选型并针对性调整密封、材质和运行维护策略，确保安全、高效、长周期运行。随着智能控制与状态监测技术的发展，未来风机将更加智能化，但对其机械本质的深刻认知，永远是实现可靠运维的基石。