金属铝(Al)提纯浮选风机D(Al)641-1.90技术解析

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金属铝(Al)提纯浮选风机D(Al)641-1.90技术解析

作者：王军（139-7298-9387）

关键词：矿物单质提纯、离心鼓风机、铝浮选、D(Al)641-1.90、风机配件、风机修理、工业气体输送

引言

在矿业冶炼领域，铝(Al)的提纯是一个复杂且关键的工艺过程，其中浮选环节对气源设备的性能有着极高的要求。离心鼓风机作为浮选工艺的核心供气设备，其选型、运行和维护直接关系到铝精矿的品位、回收率以及整个生产系统的能耗与稳定性。本文将围绕矿物单质提纯，特别是铝的提纯工艺，深入剖析“D(Al)641-1.90”型高速高压多级离心鼓风机的基础知识，并对其关键配件、维修要点以及工业气体输送风机的相关技术进行系统阐述。

第一章铝(Al)提纯工艺与浮选用风机概述

铝土矿的浮选提纯主要是为了分离硅、铁、钛等杂质矿物，提高铝硅比，为后续的拜耳法或烧结法生产氧化铝提供合格原料。浮选过程需要稳定、连续且压力及风量可调的空气流，以在矿浆中产生大小适宜、分布均匀的气泡，使目标矿物或杂质选择性附着并上浮分离。

为满足不同工艺环节（如粗选、精选、扫选）及不同规模选厂的需求，风机行业开发了多系列专用离心鼓风机。在铝浮选领域，主要应用的系列包括：“C(Al)”型系列多级离心鼓风机，适用于中低压、大风量工况；“CF(Al)”与“CJ(Al)”型系列专用浮选离心鼓风机，针对浮选工艺特点进行了气流脉动抑制和调节特性优化；而“D(Al)”型系列高速高压多级离心鼓风机，则适用于大型选厂、深槽浮选机或需要较高出口压力的复杂流程。此外，还有“AI(Al)”型系列单级悬臂加压风机，“S(Al)”型系列单级高速双支撑加压风机，“AII(Al)”型系列单级双支撑加压风机等，可用于辅助供气或特定气体输送。

这些风机可输送的介质不仅限于空气，根据结构材质和密封形式的差异，还可适用于工业烟气、二氧化碳(CO₂)、氮气(N₂)、氧气(O₂)、氦气(He)、氖气(Ne)、氩气(Ar)、氢气(H₂)以及混合无毒工业气体，这为浮选药剂雾化输送或特殊保护性气氛浮选提供了可能。

第二章 D(Al)641-1.90型高速高压多级离心鼓风机详解

2.1 型号释义与基本参数

D(Al)641-1.90这一完整型号编码蕴含了丰富信息：

“D”：代表该风机属于“D型”系列，即高速高压多级离心鼓风机。该系列通常采用多级叶轮串联、齿轮箱增速的结构，以实现单台设备的高压输出。 “(Al)”：指明该风机主要设计应用于与铝(Al)元素相关的工艺过程，在材料选择、防腐蚀处理和性能曲线上可能做了针对性优化，以适应铝矿浮选的环境（可能存在的碱性或酸性矿浆蒸汽）。 “641”：为内部编码，通常由制造商定义，可能包含了叶轮级数、设计序列、进口流量代码等信息。需要查阅具体厂家的产品手册以获取精确解读。一般而言，数字越大可能代表流量或规模越大。 “-1.90”：表示风机在设计点（额定工况）的出口绝对压力为1.90个大气压（绝压）。根据文中提示，若未标注进风口压力，则默认为进风口压力是1个大气压（常压）。因此，该风机的净升压（压比）约为0.90个大气压（表压约0.90 kgf/cm²或约88.3 kPa）。这个压力水平能够满足大多数铝浮选机（尤其是深槽型或充气量要求大的）对气泡穿透力和搅拌强度的需求。

风机与跳汰机等设备的配套选型，需根据处理量、矿浆性质、浮选机型号与数量、管路阻力等综合计算所需风量风压，从而确定最终型号。

2.2 结构与工作原理

D(Al)型风机属于多级离心式。其核心原理是：原动机（通常是电动机）通过高速齿轮箱驱动风机主轴，主轴带动多个离心式叶轮在蜗壳或扩压器流道内高速旋转。气体从进口吸入，在每一级叶轮中获得动能，随后在扩压器中将部分动能转化为静压能。气体逐级通过串联的叶轮和扩压器，压力逐级升高，最终从出口排出。

“高速高压”的特点意味着：

高速：通过齿轮箱增速，使叶轮工作转速远高于电机转速（可达每分钟数千甚至上万转），这是获得高单级压升的关键。高压：多级结构累积压升，使得出口压力显著高于单级风机。优势：相比同级压力的活塞式风机，离心式结构更紧凑，输气连续平稳、无脉动，振动和噪声相对较低，维护工作量较小。

第三章关键配件技术说明

D(Al)641-1.90型风机的可靠运行依赖于一系列精密配件，其选材和制造工艺至关重要。

风机主轴：作为传递扭矩和支撑转子的核心部件，需采用高强度合金钢（如42CrMo）锻造，并经调质热处理。要求极高的尺寸精度、形位公差（如同轴度、圆度）和表面硬度，以承受高速旋转下的交变应力与扭矩。轴颈与轴承配合处需精密磨削。 风机转子总成：这是风机的“心脏”，包括主轴、所有级别的叶轮、定距套、平衡盘、锁紧螺母等。叶轮通常采用高强度铝合金（如ZL104）或不锈钢精密铸造或五轴联动数控加工而成，动平衡等级要求极高（通常不低于G2.5级），以确保高速下的平稳运行。多级叶轮的级间密封（如迷宫密封）也是转子总成的一部分。 风机轴承与轴瓦：对于高速风机，滑动轴承（轴瓦）比滚动轴承更常见，因其承载能力强、阻尼性能好、适于高速。轴瓦常采用巴氏合金（锡基或铅基）衬层浇铸在钢背上的形式。巴氏合金具有良好的嵌藏性、顺应性和抗胶合能力。润滑油在轴颈与轴瓦间形成稳定的动压油膜，实现液体摩擦。轴承的间隙、油楔形状需精确计算与加工。 密封系统：是防止气体泄漏和油品污染的关键。气封：通常指级间密封和轴端密封中用于防止高压气体向低压区泄漏的部分，多采用迷宫密封。利用一系列节流齿隙与膨胀空腔，使气体节流膨胀，能耗散泄漏气体的能量。 碳环密封：一种接触式机械密封，常用于轴端。由多个分瓣的碳环在弹簧力作用下抱紧轴颈，形成径向密封。适用于不允许有微量工艺气泄漏或需要防止空气吸入的场合。碳材料具有自润滑、耐高温、化学稳定性好等特点。油封：主要用于轴承箱端盖，防止润滑油外泄和外部灰尘进入。常用骨架油封或氟橡胶唇形密封。 轴承箱：是容纳主轴轴承、并提供润滑油路和冷却的箱体部件。要求有足够的刚性以防变形，内部油路设计需确保润滑油能稳定供应到各润滑点并顺利回油。通常集成有油位视镜、温度计接口等。

第四章风机常见故障与修理要点

针对D(Al)系列风机的运行特点，其维修应注重预防性和精确性。

振动超标：这是最常见的故障。原因：转子动平衡破坏（叶轮结垢、磨损不均、部件松动）；对中不良（与电机或齿轮箱）；轴承磨损或间隙过大；基础松动或共振。修理：停机后，首先检查对中情况并重新校正。若怀疑转子问题，需抽出转子总成，在动平衡机上重新找正平衡。检查并更换磨损的轴承或轴瓦。紧固地脚螺栓，必要时检查基础平台。 轴承温度过高：原因：润滑油量不足、油质劣化、油路堵塞；轴承间隙过小或接触不良；冷却系统（油冷器、水冷）效率下降。修理：检查油位、油压，更换符合牌号的新油。清洗油过滤器、冷却器。检查轴瓦接触斑点，必要时刮研或更换。检查测温元件是否准确。 风量或压力不足：原因：进口过滤器堵塞；密封间隙（特别是迷宫密封、碳环密封）因磨损过大，内泄漏严重；转速未达到额定值（变频器或传动问题）；工艺系统阻力异常增加。修理：清洗或更换滤芯。测量并调整密封间隙，更换磨损严重的密封件。检查驱动系统。复核管路系统。 异常声响：原因：轴承损坏；转子与静止件发生摩擦（口环、密封）；齿轮箱齿轮啮合问题（如有）；喘振（风机在不稳定工况区运行）。修理：根据声音位置和特征判断。立即停机检查，避免事故扩大。若是喘振，需检查并调整运行工况点，确保在稳定工作区内，检查防喘振阀是否正常。 气体或润滑油泄漏：原因：轴端密封（碳环密封、机械密封）失效；油封老化；结合面密封垫损坏；箱体有裂纹。修理：更换失效的密封组件。更换密封垫片。对箱体裂纹进行补焊或更换。

修理通用原则：必须由专业人员进行。修理前制定详细方案，准备专用工具和备件。拆卸时做好标记，记录原始数据（如间隙、对中值）。装配时严格按规程操作，保证清洁度，关键螺栓按规定扭矩和顺序紧固。修理后必须进行单机试车，监测振动、温度、压力等参数合格后方可投运。

第五章工业气体输送风机的特殊考量

除了输送空气用于浮选，离心鼓风机在矿业冶炼中还承担着输送各种工业气体的任务，如向反应器输送氧气(O₂)、氮气(N₂)用于保护或吹扫、输送氢气(H₂)用于还原等。这与输送空气有显著不同：

气体性质差异：密度、比热容、绝热指数、粘度、腐蚀性、毒性、爆炸极限等完全不同。这些直接影响风机的压比、功率、流量特性以及结构材料的选择。例如：输送氢气(H₂)时，因其密度极小，所需压缩功与空气不同，且对防泄漏要求极高。输送氧气(O₂)时，需绝对禁油，所有接触氧气的部件需进行脱脂处理，并采用防爆电机。 材料兼容性：输送腐蚀性气体（如湿氯气、酸性烟气）时，过流部件（叶轮、蜗壳、密封）需采用不锈钢（如316L）、钛合金、哈氏合金或进行特殊涂层处理。 密封要求升级：对于贵重、有毒、易燃易爆气体，轴端密封常采用干气密封、串联式碳环密封加氮气隔离气等零泄漏或微泄漏的高端密封形式，取代标准的迷宫密封。 安全设计：针对易燃易爆气体，风机需符合防爆标准，电气部件采用防爆型。可能设置气体泄漏检测报警、超温超压联锁停机等安全系统。 性能换算：当风机从输送空气改为输送其他气体，或在不同进气条件下运行时，其性能参数（压力、流量、功率）需按照风机相似定律进行换算。核心公式涉及流量与转速成正比、压力与气体密度和转速平方的乘积成正比、轴功率与气体密度和转速立方成正比等关系。具体选型时必须由制造商根据实际气体成分和工况进行精确计算和设计。

结论

D(Al)641-1.90型高速高压多级离心鼓风机是铝矿浮选提纯工艺中的关键动力设备，其1.90个大气压的出口压力设计能够有效满足深槽充气需求。深入理解其型号含义、掌握转子、轴承、密封等关键配件的技术特性，是确保风机长期稳定运行的基础。同时，针对不同的工业气体介质，必须在材料、密封和安全方面采取特殊设计，这对风机的选型、使用和维护提出了更高要求。对于风机技术人员而言，结合工艺需求，精通设备原理，实施精准维护，是保障矿业冶炼生产线高效、安全、经济运行的核心技能。随着智能化、高效节能技术的发展，未来铝提纯浮选风机也将向着更高效率、更宽稳定工况区间、更智能的状态监测与故障预警方向不断演进。

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