金属铝(Al)提纯浮选风机:D(Al)2208-2.37型高速高压多级离心鼓风机技术详解

作者：王军（139-7298-9387）

关键词：金属铝提纯；浮选工艺；离心鼓风机；D(Al)2208-2.37型号；风机配件；风机修理；工业气体输送；矿物冶炼

引言

在矿业冶炼领域，特别是铝(Al)等有色金属的提纯过程中，浮选法是一种关键的精矿分离技术。该工艺依赖于向矿浆中充入大量微小、稳定且分布均匀的空气或特定工业气体气泡，使目标矿物颗粒选择性附着并上浮，从而实现与脉石的有效分离。这一“充气”过程的核心动力设备，正是高性能的离心鼓风机。风机性能的优劣直接决定了气泡的生成质量、浮选效率乃至最终精矿的品位与回收率。本文将聚焦于铝矿浮选工艺中应用的高速高压多级离心鼓风机，以其典型代表型号D(Al)2208-2.37为核心，系统阐述其基础知识、结构特点、配件构成、维护修理要点，并对其他相关风机系列及工业气体输送应用进行说明，以期为从事相关技术工作的同仁提供参考。

一、 矿物浮选工艺对离心鼓风机的技术要求

铝土矿的浮选提纯，通常旨在去除硅、铁等杂质，或分离不同铝矿物。其工艺对配套鼓风机提出了特定要求：

稳定可靠的压力与流量：浮选槽（尤其是深槽或柱状浮选机）需要一定的背压来克服矿浆静压，确保气体能有效弥散至槽底。同时，流量需稳定可调，以适应不同处理量和药剂条件。

气体洁净度与特性适配：虽然空气是常用介质，但在特定工艺中，可能需要输送氮气(N₂)以创造惰性环境防止矿物氧化，或使用氧气(O₂)等参与反应。风机需能适应不同气体的物理性质（如密度、绝热指数）。

高效节能：浮选是连续作业，风机是主要能耗设备之一，其运行效率直接影响生产成本。

高可靠性与易维护性：矿业生产环境恶劣，连续运行要求高，风机必须结构坚固，关键部件便于检查、维护和更换。

精准的调节能力：需根据矿石性质、给矿量变化实时调节风量风压，以优化浮选指标。

为满足这些要求，衍生出了多个专用风机系列，如“C(Al)”系列多级离心鼓风机、“CF(Al)”与“CJ(Al)”系列专用浮选离心鼓风机等。而其中，对高压、大风量需求更为苛刻的工况，则常选用“D(Al)”型系列高速高压多级离心鼓风机。

二、 核心机型深度解析：D(Al)2208-2.37型高速高压多级离心鼓风机

1. 型号命名规则解析

型号“D(Al)2208-2.37”具有明确的标识意义：

D：代表该风机属于“D(Al)”型系列，即高速高压多级离心鼓风机。其设计特点通常包括高转速、多级叶轮串联以获得高压比、整体齿轮增速或电机直驱高速设计。

(Al)：指明该风机主要应用于铝(Al)矿物或其冶炼提纯的相关工艺环节，在设计与材料选择上会考虑行业共性需求。

2208：此为内部编码，通常蕴含了风机的核心尺寸或性能参数信息。一般而言，前两位“22”可能指示风机进口直径的约数或系列代号，后两位“08”可能与叶轮级数、设计序号相关。具体需参照制造商的技术手册。

2.37：表示风机的出口绝对压力值为2.37个大气压（即约137.3 kPa表压）。根据约定，若没有标注进口压力，则默认进口压力为1个标准大气压。此压力值对于深槽浮选或需要较高气体溶解度的工艺至关重要。

关于跳汰机配套：文中提及“输送空气与跳汰机配套选型确定”。跳汰选矿是另一种重选方法，同样需要稳定的低压大风量空气。若风机同时考虑或可用于跳汰机，其选型需基于跳汰机所需的风量、风压曲线来确定。D(Al)2208-2.37的压力较高，可能更适用于深槽浮选或作为多个浮选槽共用的集中供气风机，而非直接用于典型跳汰机。

2. 核心结构组件与技术特点

D(Al)系列风机为实现高压目标，采用多级压缩。其核心结构围绕转子总成、定子部件、支撑润滑系统和密封系统展开。

风机主轴：作为整个转子系统的核心承力与传动部件，D型风机的主轴通常采用高强度合金钢锻造而成，经过精密加工和热处理，具有极高的强度、刚性和疲劳寿命。它需精确传递驱动扭矩，并支撑所有旋转部件的动态平衡。

风机转子总成：这是风机做功的核心。由主轴、多个叶轮、平衡盘、推力盘以及可能的套筒等组件组成。每个叶轮与对应的扩压器、回流器构成一个压缩级。多级叶轮串联，气体逐级增压。转子总成在装配前需进行严格的动平衡校正，确保在高转速下平稳运行。

气封与碳环密封：级间和轴端防止气体泄漏的关键。

气封（迷宫密封）：安装在隔板与轴之间，由一系列环形齿隙构成。利用气体通过狭小通道时的节流效应来减少级间和内泄漏。结构简单，非接触，但存在一定允许泄漏量。

碳环密封：常用于轴端密封，特别是输送空气或惰性气体时。由多个分割的碳环在弹簧力作用下抱紧轴颈，形成相对运动的接触式密封。具有良好的自润滑性和密封效果，能有效阻止气体外泄或空气渗入（当内部为负压时）。

轴承与轴瓦、轴承箱：

风机轴承用轴瓦：D型高速高压风机常采用滑动轴承（轴瓦）。轴瓦内衬巴氏合金，具有良好的嵌入性、顺应性和抗胶合能力，能承受高转速下的载荷，阻尼特性好，有利于抑制转子振动。运行中依靠润滑油形成稳定的油膜，实现流体摩擦。

轴承箱：是容纳轴承（轴瓦）、提供润滑并保证其对中精度的关键壳体部件。它必须具有足够的刚性，防止变形影响轴承负载和轴系对中。轴承箱内设有油路、油槽，确保润滑油能充分供应到轴颈与轴瓦之间。

油封：位于轴承箱两端，用于防止润滑油沿轴泄漏到箱体外。常用的是骨架油封或磁性油封，能适应轴的高速旋转。

壳体与流道元件：包括进气室、各级气缸（机壳）、隔板（安装扩压器、回流器）、排气蜗室等。它们共同构成了气体的流通路径和压力边界，需有足够的强度和刚度以承受内压，并减少气流损失。

3. 性能与调节

D(Al)2208-2.37风机在额定点提供特定的流量和2.37绝压的压力。其性能曲线（压力-流量、效率-流量、功率-流量曲线）是选型和运行的依据。调节风量以适应工艺变化的主要方式有：

进口导叶调节：通过改变进入第一级叶轮气流的方向（预旋），改变风机性能曲线，实现高效范围内的流量调节。

变速调节（若驱动方式允许）：通过变频器等改变主轴转速，根据离心式风机的相似定律，性能参数随之变化，这是最节能的调节方式之一。

排气节流（不推荐，低效）：在出口管道上安装阀门进行节流，简单但能耗损失大。

三、 风机关键配件详解与维护修理要点

为确保D(Al)2208-2.37等风机的长周期稳定运行，必须关注其关键配件的状态和科学的维护修理策略。

1. 关键配件详解

叶轮：核心做功元件。承受巨大的离心力、气动力和可能的磨损（若气体含尘）。需采用高强度铝合金或不锈钢，并经精密铸造或焊接、数控加工、动平衡和超速试验。其型线、出口角、宽度直接影响风机压头和效率。

轴瓦（滑动轴承）：关键支撑部件。巴氏合金层的厚度、与轴的接触角、油楔形状至关重要。磨损、刮伤、疲劳剥落或“烧瓦”（合金熔化）是其主要失效形式。

主轴：虽不易损坏，但需关注其表面硬度、轴颈的圆度、圆柱度以及键槽等应力集中部位有无疲劳裂纹。主轴的最大弯曲应力计算公式为：弯矩乘以轴截面抗弯系数。

密封系统：碳环密封属于易损件。碳环磨损后弹簧补偿，直至磨损过量需更换。迷宫密封齿隙因长期运行或振动可能磨损增大，导致泄漏量增加。

润滑系统配件：包括主油泵、辅助油泵、油冷却器、油过滤器、油压调节阀、油箱及管路。油质清洁度、油温、油压的稳定是轴承寿命的保证。

2. 风机修理要点

计划性维修：基于运行小时数或状态监测（振动、温度、油液分析）进行定期检修。

常见故障与修理：

振动超标：最常见故障。原因包括转子不平衡（需现场或离线动平衡）、对中不良（重新激光对中）、轴承损坏（更换轴瓦，刮研或镗孔配瓦）、基础松动或共振等。转子不平衡引起的离心力计算公式为：不平衡质量乘以偏心距再乘以角速度的平方。

轴承温度高：检查润滑油（油质、粘度、油量）、冷却水系统、轴瓦间隙（需符合设计，顶间隙通常为轴颈直径的千分之一点二到千分之一点五）、进油温度及负载情况。

性能下降（风量/风压不足）：检查进口过滤器是否堵塞、密封间隙是否磨损过大（测量并更换）、叶轮是否有积垢或磨损（清洁或修复/更换）、转速是否达到额定值。

气体泄漏：检查轴端碳环密封，更换磨损环。检查壳体法兰、人孔等静密封点。

大修流程：停机隔离→拆除联轴器护罩及管线→测量对中数据→拆除联轴器→吊开上壳体→吊出转子总成→全面检查测量（叶轮、轴、密封间隙、轴承间隙等）→更换或修复损坏部件（如更换新轴瓦需刮研接触点）→彻底清洁流道和油路→回装（严格控制各部间隙）→重新对中→单机试车（检查振动、温度、性能）。

四、 其他相关风机系列与工业气体输送应用

在铝工业领域，除了高压需求的D型风机，还有其他系列风机满足不同工况：

“C(Al)”型系列多级离心鼓风机：通常为中压、大风量机型，转速相对D型较低，结构坚固，维护方便，适用于常规压力要求的浮选厂或作为其他工艺用风。

“CF(Al)”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，可能特别注重流量调节的宽泛性和稳定性，或针对浮选厂常见的间歇性、多回路用气特点进行了控制优化。

“AI(Al)”型系列单级悬臂加压风机：结构紧凑，单级叶轮悬臂安装。适用于压力要求不高，但空间有限的场合。维护简单，但流量和压力范围相对较窄。

“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：均为单级，双支撑结构转子稳定性好。S型可能强调高速设计以获得较高压比，而AII型可能是更通用化的双支撑设计。适用于中等压力的集中供气或特定气体输送。

工业气体输送考量

文中所列气体（空气、工业烟气、CO₂、N₂、O₂、He、Ne、Ar、H₂等）物理化学性质差异巨大，对风机设计选型有重大影响：

气体密度：直接影响风机压头（压头与密度成正比）和轴功率（轴功率与密度成正比）。输送氢气(H₂)时，因密度极小，所需压头功率极低，但防泄漏要求极高；输送氩气(Ar)等重气体时则相反。

绝热指数（k值）：影响压缩温升和功率计算。气体压缩温升计算公式与绝热指数相关，绝热指数越大，温升越高。

腐蚀性与危险性：氧气(O₂)要求禁油、所有材料防氧化；氢气要求极高的防泄漏密封等级和防爆设计；腐蚀性烟气需选择耐蚀材料（如不锈钢叶轮/壳体，特殊涂层）。

密封特殊性：对于贵重或危险气体，需采用干气密封、串联式迷宫密封加氮气隔离气等特殊密封形式，远高于常规碳环密封等级。

材料兼容性：特别是对于反应性气体。

因此，为特定工业气体选配风机时，必须根据气体特性重新计算性能曲线，并针对性选择材料、密封、润滑（有时需无油润滑）和安全配置，绝不可将用于空气的风机简单改造后使用。

结论

D(Al)2208-2.37型高速高压多级离心鼓风机作为铝矿浮选提纯工艺中高压供气需求的代表性解决方案，其高效、稳定的运行是保障浮选指标和生产线连续性的基石。深入理解其型号含义、掌握其以转子总成、滑动轴承、多级密封为核心的结构特点，并建立科学的配件管理与预防性维修体系，是风机技术人员必备的技能。同时，铝工业的复杂工艺链催生了从C、CF、CJ到D、AI、S、AII等多个风机系列，各有其适用场景。而在涉及多种工业气体输送时，必须严格遵循“气适配”原则，进行专项设计与选型。随着智能控制、状态监测与预测性维护技术的发展，未来浮选风机将向着更高能效、更智能调节和更长服役寿命的方向不断演进，持续为矿物提纯行业创造价值。