金属铝(Al)提纯浮选风机与D(Al)621-1.70型离心鼓风机技术解析

作者：王军（139-7298-9387）

关键词：铝矿物提纯、浮选离心鼓风机、D(Al)621-1.70型、风机配件、风机修理、工业气体输送、多级离心鼓风机、风机轴瓦、碳环密封

一、矿物单质提纯与离心鼓风机技术概述

在矿业冶炼领域，铝(Al)的提纯是一个涉及多道工序的复杂过程，其中浮选法是分离铝矿物（如铝土矿）中有效成分与杂质的关键环节。离心鼓风机作为浮选工艺的核心动力设备，为浮选槽提供稳定、可控的气流，通过产生适当大小和分布的气泡，使目标矿物颗粒选择性附着并上浮，实现分离提纯。

离心鼓风机的工作原理基于叶轮高速旋转产生的离心力，对气体做功以提高其压力和流速。根据气体状态方程与伯努利原理，风机通过机械能输入增加气体动能与压力能，满足浮选工艺对气量、压力及稳定性的特定要求。在铝提纯浮选工艺中，风机的性能直接影响到气泡生成质量、矿物回收率及能耗指标。

根据铝提纯工艺的不同阶段与需求，风机家族形成了多个专用系列，包括：“C(Al)”型系列多级离心鼓风机，适用于中高压力的常规浮选；“CF(Al)”与“CJ(Al)”型系列专用浮选离心鼓风机，针对浮选工艺的气量调节特性与腐蚀性环境进行了优化设计；“D(Al)”型系列高速高压多级离心鼓风机，用于处理量大、需更高压头的精选或扫选作业；“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以及“AII(Al)”型系列单级双支撑加压风机，则更多应用于辅助工序或特定规模的流程。

这些风机可安全输送的气体介质多样，包括空气、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)以及混合无毒工业气体。型号标识规则通常为：机型 + (单质元素符号) + 内部编码 + 出风口压力（单位为“公斤力每平方厘米”或“巴”的数值表示）。关于进风口压力，若型号中无特别标示“/”，则默认为标准大气压。与跳汰机等重选设备配套时，需根据设备所需风压、风量及管网特性进行联合选型计算。

二、D(Al)621-1.70型高速高压多级离心鼓风机深度解析

金属铝(Al)提纯浮选风机D(Al)621-1.70是一款专门为大规模、高要求铝矿物浮选工艺设计的高速高压多级离心鼓风机。其型号解码如下：“D”代表高速高压多级离心鼓风机系列；“(Al)”明确其设计优化适用于铝矿物提纯工艺环境；“621”为内部产品编码，通常涵盖特定叶轮尺寸、级数、材质及设计版本信息；“1.70”表示风机在设计工况下的出口绝对压力为1.70公斤力每平方厘米（约0.17兆帕表压），进风口为默认的1个标准大气压。

该机型的技术特点主要体现在以下几个方面：

高压头与大流量设计：通过多级叶轮串联（通常为2-6级）实现气体压力的逐级提升，每级叶轮后配备导流器和扩压器以高效转换动能为压力能。“621”编码暗示了其较大的通流面积与合理的级间匹配，能够在保持较高出口压力（1.70公斤力每平方厘米）的同时，提供浮选工艺所需的大容积流量，确保浮选槽内气泡分布均匀且充足。

高速运行与驱动：采用高速齿轮箱增速驱动，工作转速可达每分钟数千转乃至上万转，这是实现高压比的关键。高速设计使得风机在达到相同压头时，叶轮直径可以相对较小，结构更紧凑，但同时对转子动力学平衡、轴承及润滑系统提出了极高要求。

材质与防腐考量：针对铝浮选过程中可能存在的潮湿、酸碱药剂蒸汽等环境，与介质接触的关键部件（如叶轮、机壳内壁、部分密封件）常选用不锈钢（如304、316）、双相不锈钢或施加特种防腐涂层，以抵抗腐蚀，延长使用寿命。

工况适应性与调节：D(Al)621-1.70型风机通常配备进口导叶调节、变频调速或出口放空等流量压力调节装置，能够根据浮选生产线负荷变化灵活调整供气参数，实现节能运行。其性能曲线（压力-流量曲线、效率-流量曲线、功率-流量曲线）陡峭，适用于管网阻力波动相对较小的浮选供气系统。

三、风机核心配件详解

风机的可靠性与性能发挥，依赖于一系列高质量核心配件的协同工作。以下针对关键配件进行说明：

风机主轴：作为传递扭矩、支撑转子的核心部件，D(Al)621-1.70型风机的主轴通常采用高强度合金钢（如42CrMo）锻造而成，经过精密加工、热处理（调质）以保证优异的综合机械性能（高强度、高韧性、高疲劳极限）。其加工精度要求极高，各轴段（安装叶轮、齿轮、轴承处）的同轴度、圆度、表面粗糙度均有严格标准，确保转子动平衡质量。

风机轴承与轴瓦：对于高速高压的多级离心鼓风机，滑动轴承（轴瓦）因其承载能力强、阻尼特性好、适合高速运行而广泛应用。轴瓦通常采用巴氏合金（白合金）作为衬层，浇铸在钢背瓦体上。巴氏合金具有良好的嵌入性、顺应性和抗咬合性，能有效保护轴颈。润滑系统提供压力油，在轴与轴瓦间形成稳定的动压油膜，实现液体摩擦。轴承箱体设计需保证刚度，并有效散热。

风机转子总成：这是风机的“心脏”，由主轴、多级叶轮、平衡盘（鼓）、推力盘、联轴器部件等组成。每个叶轮都经过动平衡校正，整个转子总成在超速试验台上完成高速动平衡，将不平衡量控制在极低范围内，以减少振动。平衡盘用于平衡多级叶轮产生的轴向推力。转子总成的装配精度直接决定风机的振动水平、效率和使用寿命。

气封与油封：

气封（级间密封与轴端密封）：主要用于减少级间气体泄漏和轴端气体向大气泄漏。在D(Al)621-1.70型风机中，除了传统的迷宫密封（利用一系列节流齿隙形成流动阻力），更高级的配置会采用碳环密封。碳环密封由多个碳精环组成，在弹簧力作用下紧贴轴套表面，形成非接触或微接触的柔性密封，泄漏量远小于迷宫密封，尤其适用于有毒、贵重或要求泄漏率极低的工业气体。

油封：主要安装在轴承箱两端，防止润滑油泄漏和外界杂质进入。常用形式包括骨架油封、迷宫式油封或组合式密封。

轴承箱：承载主轴轴承的部件，需要具备足够的强度和刚度以承受转子载荷，内部设计合理的油路确保润滑油循环畅通，带走摩擦热。轴承箱通常设有温度、振动监测探头接口，便于状态监控。

碳环密封：作为高效轴端密封的代表，在输送如氢气(H₂)、氮气(N₂)、氩气(Ar)等工业气体时尤为重要。碳环具有自润滑、耐高温、化学性质稳定、热膨胀系数小等优点。其密封原理是通过多个碳环在轴向弹簧力作用下与轴套形成一系列狭窄的环形间隙，气体经过多次节流膨胀，压力显著下降，从而实现有效密封。维护时需注意碳环的磨损情况以及弹簧的弹性是否失效。

四、风机常见故障与修理要点

风机在长期运行后可能出现故障，及时的诊断与专业修理至关重要。

振动超标：

原因：转子不平衡（结垢、叶轮磨损、部件松动）；对中不良；轴承磨损或损坏；基础松动；喘振。

修理：停机检查，重新进行转子动平衡；校正联轴器对中；更换轴承或轴瓦；紧固地脚螺栓；调整运行工况点，避免进入喘振区。

轴承温度过高：

原因：润滑油不足或油质劣化；冷却系统故障；轴承间隙不当（过小或过大）；负载过大或对中不良导致附加载荷。

修理：检查油位、油压，更换清洁润滑油；清理冷却器，确保冷却水畅通；调整或更换轴承（轴瓦），保证合适间隙；检查负载与对中情况。

风量或压力不足：

原因：进口过滤器堵塞；密封间隙（特别是叶轮口环、级间密封、轴端密封）磨损增大，内泄漏严重；转速下降（如皮带打滑、变频器问题）；管网阻力异常增加。

修理：清洗或更换过滤器；测量并调整密封间隙，更换磨损的密封件（如迷宫齿片、碳环）；检查驱动系统，确保额定转速；检查管网阀门及管路是否堵塞。

异常声响：

原因：轴承损坏；转子与静止件摩擦；喘振；齿轮箱故障（对于增速齿轮箱）。

修理：根据声音特征判断，立即停机检查。更换损坏部件；调整间隙；消除喘振；检查齿轮啮合情况、润滑油状况。

气体泄漏：

原因：轴端密封（特别是碳环密封或机械密封）失效；壳体连接面或接管法兰密封垫损坏。

修理：更换失效的碳环、弹簧或机械密封组件；更换密封垫片，紧固螺栓。

修理通用原则：修理工作必须由专业人员进行。拆卸前做好标记，使用专用工具。修理后，必须彻底清洁零部件，更换所有规定的一次性密封件和垫片。重新组装后，严格按规定进行对中校正，并按规程进行单机试车（检查振动、温度、噪声）和工艺联调，确保各项参数达标后方可投入正式运行。

五、输送工业气体的特殊考量

当离心鼓风机用于输送空气、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、混合无毒工业气体等特定介质时，除基本性能要求外，还需特别关注：

安全性：

氧气(O₂)：极高的助燃性，要求风机内部绝对禁油，所有部件需进行严格的脱脂清洗，材质选用与氧气相容（避免剧烈氧化），密封必须可靠，防止油脂进入。

氢气(H₂)：易燃易爆，密度低、易泄漏。要求极高的密封等级（常采用干气密封或高性能碳环密封），防静电设计，电气设备防爆等级达标。

惰性气体（He、Ne、Ar、N₂等）：虽化学性质稳定，但可能造成窒息风险，同样要求良好密封，防止泄漏聚集。

材料相容性：某些气体在特定温度、压力或湿度下可能具有腐蚀性（如湿二氧化碳、工业烟气中的酸性成分）。需根据气体成分选择相应的耐腐蚀材料（不锈钢、镍基合金、特殊涂层等）。

密封特殊性：对于贵重气体（如He）或危险气体，必须采用泄漏率极低的密封形式，如干气密封、串联式碳环密封或迷宫密封加氮气隔离气系统。

设计修正：气体的分子量、比热容、压缩因子等物性参数与空气不同，直接影响风机的压比、流量、功率和性能曲线。选型时需进行气体换算，设计上可能调整叶轮型线、转速等。

润滑隔离：对于不允许被润滑油污染的气体（如氧气、高纯工艺气），需采用磁力轴承或带有中间隔离气的双端面机械密封等无油或完全隔离的技术。

六、总结

在铝矿物冶炼提纯的现代化流程中，金属铝(Al)提纯浮选风机D(Al)621-1.70及其所属的各类专用离心鼓风机，扮演着不可或缺的动力角色。深刻理解其型号含义、工作原理、核心配件构成以及针对不同工业气体的特殊设计要点，是确保设备选型合理、运行高效稳定、维护修理得当的基础。随着矿业技术朝着大型化、智能化、低耗环保方向发展，对离心鼓风机的效率、可靠性、调节性能和适应性提出了更高要求。未来，风机技术也将继续在高效叶轮设计、先进密封技术（如智能化监控的干气密封）、主动磁悬浮轴承、与工艺智能联控等方面不断创新，为矿物单质提纯工业的进步提供更加强劲和智慧的“肺腑”之力。