金属铝(Al)提纯浮选风机:D(Al)2968-2.37型离心鼓风机技术详解

作者：王军（139-7298-9387）

关键词：铝矿物提纯、浮选离心鼓风机、D(Al)2968-2.37型、风机配件维修、工业气体输送、多级离心鼓风机、风机轴瓦、碳环密封

引言：离心鼓风机在铝矿物提纯中的核心地位

在现代矿业冶炼工业中，铝的提纯是一个复杂而关键的工艺过程。从铝土矿中提取高纯度铝金属，需要经过破碎、磨矿、浮选分离、冶炼和精炼等多个阶段。其中，浮选工艺作为提高铝矿物品位的核心环节，对配套的通风与气体输送设备有着极为苛刻的要求。浮选离心鼓风机不仅需要提供稳定可靠的气源，确保浮选槽内气泡均匀分布和矿物颗粒的有效分离，还常常需要输送各种特殊工业气体参与化学反应。本文将从专业风机技术的角度，系统阐述用于铝矿物提纯的D(Al)2968-2.37型高速高压多级离心鼓风机的基础知识、结构特点、配件组成、维修要点以及其在工业气体输送中的应用。

一、铝矿物浮选工艺对风机设备的特殊要求

1.1 浮选工艺原理与气体需求

铝矿物浮选是基于矿物表面物理化学性质差异进行分离的方法。在浮选过程中，鼓风机向浮选槽输送的空气（或特定气体）被分散成微小气泡，这些气泡与经过药剂处理的矿物颗粒碰撞、附着，形成矿化气泡上浮至液面，从而实现有用矿物与脉石的分离。对于铝土矿浮选，工艺要求风机提供：

稳定且可调的气量：气量波动直接影响气泡大小和分布，进而影响浮选效率

适宜的气压：确保气泡能有效穿透矿浆并均匀分布

气体纯净度：避免油污或其他污染物影响药剂作用

耐腐蚀性：铝土矿浮选矿浆常呈碱性，且含有多种化学药剂

1.2 铝提纯专用风机系列概述

为满足不同工艺环节的需求，风机行业开发了多个专用系列：

“C(Al)”型系列多级离心鼓风机：适用于中等压力、大风量的铝冶炼气体输送

“CF(Al)”型与“CJ(Al)”型系列专用浮选离心鼓风机：专门针对浮选工艺优化，注重气量稳定性和调节精度

“D(Al)”型系列高速高压多级离心鼓风机：本文重点型号所在系列，适用于高压、高纯度气体输送

“AI(Al)”型系列单级悬臂加压风机：结构紧凑，适用于辅助工艺环节

“S(Al)”型系列单级高速双支撑加压风机：稳定性高，适用于连续生产关键环节

“AII(Al)”型系列单级双支撑加压风机：重载设计，适用于恶劣工况

二、D(Al)2968-2.37型风机详解

2.1 型号解读与技术参数

D(Al)2968-2.37这一完整型号包含了丰富信息：

“D”：代表高速高压多级离心鼓风机系列

“(Al)”：表示专门针对铝矿物提纯工艺优化设计

“2968”：为内部编码，通常包含叶轮直径、级数、设计版本等信息（具体需参照厂家技术手册）

“2.37”：表示出口压力为2.37公斤力每平方厘米（表压），即约232.6千帕

“进风口压力为1个大气压”是默认条件，若风机进气压力非标准大气压，型号中会以“/”分隔标明进气压力值。

该型号风机的基本技术特点包括：

压力范围：出口压力2.37公斤力每平方厘米，属于中高压范畴

流量范围：根据“2968”编码推断，通常设计流量在200-400立方米每分钟区间

转速：高速设计，一般在8000-15000转每分钟之间

驱动方式：通常采用电机+增速齿轮箱的驱动形式

冷却方式：多级间冷却和轴承冷却系统

2.2 结构与工作原理

D(Al)2968-2.37型风机为多级离心式结构，气体沿轴向进入，经过多级叶轮逐级增压。每级由叶轮、扩压器、回流器等部件组成。气体在高速旋转的叶轮中获得动能，在扩压器中部分动能转化为压力能。多级串联设计使风机能够在效率损失较小的情况下达到较高出口压力。

对于铝提纯浮选应用，该风机通常配备：

精密过滤系统：确保进气洁净，防止矿物粉尘进入

变频调速系统：根据浮选槽液位和矿浆浓度自动调节气量

防腐蚀涂层：流道内部特殊涂层处理，抵抗浮选药剂腐蚀

在线监测系统：振动、温度、压力实时监控

2.3 在铝浮选工艺中的应用优势

压力稳定性：2.37公斤力每平方厘米的压力输出稳定，波动小于正负百分之一，确保浮选气泡大小均匀

节能效率：多级设计使等温效率可达百分之七十五以上，降低能耗成本

调节性能：宽广的工况调节范围，适应不同品位铝矿物的浮选要求

可靠性：针对连续生产设计，平均无故障运行时间超过25000小时

三、核心配件系统详解

3.1 转子总成系统

转子总成是离心鼓风机的“心脏”，D(Al)2968-2.37型的转子总成包括：

主轴：采用高强度合金钢（如42CrMo）整体锻造，经调质处理和精密加工。主轴设计需考虑临界转速至少高于工作转速的百分之二十，避免共振。轴颈表面经高频淬火或氮化处理，硬度达到HRC50以上，提高耐磨性。

叶轮：根据级数配置多个叶轮，采用后弯式叶片设计，效率高、工况范围宽。材料通常为不锈钢（如304、316）或铝合金，针对铝浮选环境，表面常进行特殊防腐处理。每个叶轮都经过动平衡校正，剩余不平衡量小于国际标准G2.5级要求。

平衡盘：多级离心鼓风机的关键部件，用于平衡轴向推力，减少止推轴承负荷。平衡盘与固定部件间的间隙需精确控制在0.2-0.3毫米。

3.2 轴承与润滑系统

轴瓦：D(Al)2968-2.37型采用滑动轴承（轴瓦），而非滚动轴承。原因在于滑动轴承更适应高速重载工况，阻尼特性好，寿命长。轴瓦材料多为巴氏合金（锡基或铅基），厚度2-3毫米，浇铸在钢背上。轴瓦间隙按主轴直径的千分之一到千分之一点五设计。

轴承箱：为轴承提供刚性支撑和润滑油容纳空间。设计有观察窗、温度测点和振动传感器安装孔。轴承箱与机壳间有隔热设计，减少热传导。

润滑系统：强制循环油润滑，包括主油泵、辅助油泵、油冷却器、双联滤油器等。油压通常维持在0.15-0.25兆帕，油温控制在35-45摄氏度。

3.3 密封系统

气封：又称迷宫密封，安装在叶轮进口与机壳间，减少级间泄漏。密封齿数通常为5-7个，齿尖与轴套间隙0.2-0.4毫米。

碳环密封：在风机轴端采用的高效密封形式，由多个碳环组成，每个碳环由三块或更多碳块组成，靠弹簧箍紧在轴上。碳环密封的优点包括：

自润滑性好，允许干运行

耐高温，可适应250摄氏度以下工况

磨损后自动补偿，保持密封效果

特别适合输送纯净气体，避免油污染

油封：防止润滑油外泄，通常采用骨架油封或机械密封。

3.4 附属系统

齿轮箱：由于电机转速通常为3000转每分钟或更低，而风机需要8000-15000转每分钟，增速齿轮箱必不可少。齿轮精度不低于国际标准AGMA 12级，采用渗碳淬火磨齿工艺。

进气过滤器：多层过滤结构，初效过滤大颗粒，高效过滤精度可达5微米，保护风机内部免受矿物粉尘磨损。

消声器：进气与排气均配备，降低噪声至85分贝以下。

四、风机维修与维护要点

4.1 日常维护

油系统检查：每日检查油位、油温、油压；每月取油样分析，检测水分、酸值、金属颗粒含量

振动监测：在线监测振动速度值，通常要求小于4.5毫米每秒；定期进行频谱分析，早期发现不平衡、不对中、松动等故障

温度监测：轴承温度不超过75摄氏度，润滑油温升不超过40摄氏度

密封检查：检查碳环密封的泄漏情况，轻微泄漏是正常的，但过大泄漏需调整或更换

4.2 定期检修

小修（每运行4000-6000小时）：

清洗油过滤器、进气过滤器

检查联轴器对中，要求径向偏差小于0.05毫米，角度偏差小于0.02毫米

检查基础螺栓紧固情况

校验所有仪表传感器

中修（每运行15000-20000小时）：

包含所有小修项目

检查碳环密封磨损情况，必要时更换

检查气封间隙，超过原始值百分之一百五十需更换

清洗油冷却器、润滑油箱

对中复查并调整

大修（每运行40000-50000小时或根据状态监测结果）：

完全解体风机

检查主轴直线度，全长弯曲不超过0.02毫米

测量轴瓦间隙，超过原始值一倍需更换

检查叶轮腐蚀、磨损情况，重点检查叶片进口边缘和轮盖出口处

动平衡校验，每个叶轮单独平衡后再做转子整体动平衡

检查齿轮箱齿轮啮合情况，测量齿侧间隙和齿面接触斑点

4.3 常见故障处理

振动过大：

原因可能包括：转子不平衡、对中不良、轴承损坏、基础松动、喘振

处理：首先检查对中和基础紧固；进行振动频谱分析确定原因；转子不平衡需重新做动平衡

轴承温度高：

原因：润滑油不足或变质、冷却器效果差、轴承间隙过小、负荷过大

处理：检查油系统；调整冷却水量；必要时检查轴承间隙

气量不足：

原因：过滤器堵塞、密封间隙过大、转速下降、进口阀门开度不足

处理：清洗或更换过滤器；检查密封；检查变频器或传动系统

喘振：

这是离心鼓风机最危险的工况，表现为流量压力剧烈波动，伴随强烈振动和异常噪声

预防措施：确保运行点远离喘振线；设置防喘振控制系统；缓慢调节工况

五、工业气体输送应用

5.1 可输送气体类型

D(Al)2968-2.37型风机经过适当材料选择和密封设计，可输送多种工业气体：

空气：最常用介质，用于常规浮选和氧化过程。

工业烟气：通常含有二氧化硫、氮氧化物等，需特殊防腐处理。风机过流部件需采用耐酸不锈钢或涂层。

二氧化碳CO₂：密度大于空气，压缩时温升较高，需加强冷却。碳环密封对CO₂有良好密封效果。

氮气N₂：惰性气体，用于保护性气氛。注意氮气可能使某些材料脆化。

氧气O₂：强氧化性，严禁油脂污染。所有接触氧气的部件需严格脱脂处理，采用铜合金或不锈钢材料，禁用电镀、涂层可能脱落的表面处理。

稀有气体（氦气He、氖气Ne、氩气Ar）：分子量小或化学惰性。特别注意氦气分子极小，易泄漏，需特殊密封设计。

氢气H₂：密度小、易燃易爆。风机需防爆设计，所有电气部件防爆等级不低于ExdIIBT4。碳环密封对氢气密封效果良好，但需注意静电导出。

混合无毒工业气体：需根据具体成分确定材料兼容性和密封形式。

5.2 气体输送的特殊考虑

气体密度影响：离心鼓风机的压力与气体密度成正比。输送轻气体（如氢气）时，相同转速下压力显著降低；输送重气体时压力升高，功率增加。选型时需进行密度换算。

腐蚀性气体：铝提纯过程中可能使用氯气等腐蚀性介质。需选择哈氏合金、钛材等耐腐蚀材料，或内衬氟塑料。

气体纯度要求：对于高纯度气体输送，碳环密封优于接触式密封，因为碳环摩擦副产生的磨损颗粒极少，且不会引入润滑油污染。

温度考虑：气体压缩温升按绝热温升公式计算：温升等于进口绝对温度乘以（压力比的（绝热指数减一）除以绝热指数次方减一）。对于多级风机，级间冷却可降低出口温度。

5.3 与跳汰机配套选型

在铝矿选矿中，跳汰机用于重矿物分离，也需要鼓风机提供脉动气流。选型时需注意：

跳汰机需要的是周期性脉动气流，而非恒定气流，因此风机需与气动或机械脉动发生器配套

风压要求通常低于浮选，一般在0.5-1.5公斤力每平方厘米

风量根据跳汰室面积和床层厚度确定，通常按每平方米跳汰面积2-5立方米每分钟计算

D(Al)系列风机可通过变频控制和旁路调节满足跳汰机变工况需求

六、技术发展趋势与展望

6.1 智能化监测与控制

现代铝提纯浮选风机正朝着智能化方向发展：

预测性维护系统：基于振动、温度、压力等多参数融合分析，提前预警故障

自适应控制系统：根据浮选槽内矿物特征实时调整风机工况

数字孪生技术：建立风机虚拟模型，模拟各种工况下的性能变化

6.2 材料与制造技术升级

新型复合材料：碳纤维增强复合材料叶轮，重量轻、强度高、耐腐蚀

增材制造：3D打印技术制造具有优化流道的叶轮和蜗壳，效率提升百分之三到五

表面工程：纳米涂层、激光熔覆等表面处理技术，提高部件耐磨耐腐蚀性能

6.3 节能环保技术

高效气动设计：计算流体动力学优化流道，减少流动损失

能量回收系统：利用排气余压驱动小涡轮发电或直接回收

低噪声设计：优化气动噪声源，开发新型消声材料

结语

D(Al)2968-2.37型高速高压多级离心鼓风机作为铝矿物提纯浮选工艺的核心装备，其性能直接影响铝的回收率和纯度。深入了解其结构原理、配件系统和维护要求，对于保障铝冶炼企业连续稳定生产、降低能耗和维修成本具有重要意义。随着材料科学、制造技术和智能控制的发展，未来浮选风机将更加高效、可靠和智能化，为铝工业的可持续发展提供更强有力的装备支撑。作为风机技术人员，我们应不断更新知识，掌握新技术，在设备选型、安装调试、运行维护全过程中精益求精，确保这些精密设备在苛刻的工业环境中发挥最佳性能。