金属铁(Fe)提纯矿选风机D(Fe)1516-3.5 技术基础与应用详述

作者：王军（139-7298-9387）

关键词：矿物提纯、离心鼓风机、铁矿选矿、D(Fe)1516-3.5、风机配件、风机维修、工业气体输送、轴瓦、转子总成、碳环密封

引言：风机技术在矿物单质提纯中的核心作用

在矿业冶炼领域，尤其是金属单质如铁(Fe)的提纯过程中，高效、稳定、可靠的流体输送与气体供应设备是保障生产流程连续性与经济性的基石。离心鼓风机作为提供高压气流、实现浮选、跳汰、鼓风烧结、烟气循环及惰性气体保护等关键工序的核心动力源，其性能直接关系到选矿效率、产品质量与能耗水平。本文旨在系统阐述矿物单质提纯用离心鼓风机的基础知识，并以典型的D(Fe)1516-3.5型高速高压多级离心鼓风机为核心案例，深入解析其技术特点、配件构成、维修要点，并概述输送各类工业气体的风机选型与应用。

第一章：矿物提纯用离心鼓风机系列概览

针对铁矿等矿物提纯工艺的多样性与复杂性，风机技术已发展出多个专用系列，以适应不同的压力、流量、介质及工况要求。

“C(Fe)”型系列多级离心鼓风机：采用多级叶轮串联结构，逐级增压，效率高，适用于中等流量、较高压力的稳定气源供应，常作为烧结或冶炼鼓风的主力设备。

“CF(Fe)”与“CJ(Fe)”型系列专用浮选离心鼓风机：专为浮选工艺优化设计。重点优化了流量调节特性与压力稳定性，确保向浮选槽提供均匀、可精确控制的气流，以形成适宜的气泡，是实现高效矿物分离的关键设备。

“D(Fe)”型系列高速高压多级离心鼓风机（本文核心）：采用高转速设计（通常配备齿轮增速箱）与多级压缩组合，能够在紧凑结构下实现更高的单机出口压力。型号D(Fe)1516-3.5即属此系列，是处理量大、需要高压风源的跳汰选矿、强磁选矿或特殊气力输送工艺的理想选择。

“AI(Fe)”、“S(Fe)”、“AII(Fe)”型系列单级加压风机：

“AI(Fe)”型：单级悬臂结构，结构相对简单，维护方便，适用于中低压、大流量的场合，如环境通风或初级鼓风。

“S(Fe)”型：单级高速双支撑结构，转子动力学性能优异，运行平稳，适用于对振动要求严苛的中高压工况。

“AII(Fe)”型：单级双支撑标准结构，坚固耐用，是应用广泛的通用型加压风机。

型号解读规范：以“D(Fe)1516-3.5”为例，“D”代表高速高压多级系列，“(Fe)”指明主要应用于铁矿提纯相关工艺，“1516”为内部编码，通常与设计流量、叶轮尺寸或机座号相关，“3.5”表示出口压力为3.5公斤力/平方厘米（约0.35兆帕表压）。若型号中无“/”符号，则表示风机进风口压力为标准大气压。与跳汰机等设备配套时，需根据设备所需风量、风压及管网特性进行严谨的选型计算。

第二章：核心机型深度解析:D(Fe)1516-3.5型高速高压多级离心鼓风机

D(Fe)1516-3.5型风机是铁矿选矿高压供风系统的典型代表，其设计与应用充分体现了高负荷、长周期运行的要求。

一、 设计特点与性能参数
该风机通过高速齿轮箱将电机转速提升至数千甚至上万转每分钟，驱动多级叶轮（通常为3-6级）旋转。气体每经过一级叶轮和导流器，其压力和速度均得到一次提升。最终，气体在末级后的蜗壳或扩压器中将动能转化为静压能，实现高达3.5公斤力/平方厘米的出口压力。其流量范围根据“1516”编码对应的叶轮通流能力确定，能够满足大规模选矿厂的需求。设计重点在于高效三元流叶轮、低流阻流道、以及适应高压差的转子动力学与密封技术。

二、 核心配件系统详述
D(Fe)1516-3.5的可靠性依赖于其精密的核心配件系统：

风机主轴：作为传递扭矩、支撑转子的核心部件，采用高强度合金钢（如42CrMo）锻制，经调质热处理和精密加工。具有极高的刚性、疲劳强度和严格的动平衡要求，以承受高速旋转下的弯曲与扭转载荷。

风机转子总成：这是风机的“心脏”，包括主轴、多级叶轮、平衡盘、推力盘、联轴器部件等。叶轮通常为后弯式或三维可控涡设计，采用高强度铝合金或不锈钢精密铸造或焊接而成。组装后需进行高速动平衡校正，确保剩余不平衡量达到G2.5或更高标准，这是减少振动、保证长周期运行的根本。

轴承与轴瓦：高速高压风机常采用滑动轴承（轴瓦）。轴瓦材料多为巴氏合金（锡基或铅基），其良好的嵌入性与顺应性可吸收微小振动，并提供优异的液体摩擦状态。轴承箱设计有强制润滑系统，保证油膜稳定。推力轴承则用于承受转子剩余的轴向力。

密封系统：

气封（迷宫密封）：安装在机壳与转子之间，通常为迷宫式结构，通过一系列节流齿隙来减少级间和轴端的气体泄漏。

碳环密封：一种接触式或半接触式密封，由多个剖分式石墨环组成，在弹簧力作用下紧贴轴套，能有效密封贵重或有害气体，在D(Fe)系列中可能用于特殊介质或高压段辅助密封。

油封：位于轴承箱两端，防止润滑油泄漏并阻挡外部灰尘进入，通常为骨架油封或机械密封。

轴承箱：承载主轴轴承的独立箱体，要求刚性好、散热佳，内部油路设计合理，确保润滑油循环通畅，带走摩擦热并润滑轴承。

第三章：风机常见故障、维修与维护要点

对D(Fe)1516-3.5这类关键设备，预防性维护与精准维修至关重要。

一、 常见故障分析

振动超标：最常见故障。原因包括：转子动平衡失效（结垢、叶片磨损、部件松动）、对中不良、轴承（轴瓦）磨损、基础松动或共振。

轴承温度过高：润滑油品质劣化、油量不足、冷却不良、轴瓦刮研不当或磨损、负载过高等。

性能下降（压力、流量不足）：进口过滤器堵塞、密封间隙磨损过大导致内泄漏严重、叶轮腐蚀或磨损、转速下降。

异常声响：轴承损坏、转子与静止件摩擦（如气封摩擦）、喘振（系统压力波动大，流量过小）。

泄漏：油封老化导致漏油；气封或碳环密封磨损导致气体泄漏。

二、 维修关键流程与技术要求

拆卸与检查：严格按规程拆卸，记录各部件配合标记。重点检查：轴瓦的接触角、磨损与巴氏合金层状况；叶轮的腐蚀、裂纹与磨损（可进行着色探伤）；主轴颈的圆度、圆柱度及表面粗糙度；密封环的间隙；所有紧固件的状态。

转子总成的修复与平衡：

修复：叶轮可进行焊补修复（需考虑热变形），但严重损坏需更换。主轴颈轻微磨损可磨削修复，配合更换轴瓦。

动平衡：维修后的转子必须进行动平衡。先在低速平衡机上做双面平衡，然后在高速平衡机上（尽可能接近工作转速）进行高速动平衡校正，直至达到标准要求。平衡精度计算公式为：许用剩余不平衡量等于平衡精度等级乘以转子质量再除以角速度。对于高速风机，通常要求达到G2.5或更高等级。

轴瓦的刮研与装配：这是滑动轴承维修的核心技术。需保证轴瓦与轴颈的接触面积均匀（通常要求≥70%），接触点分布均匀。顶间隙和侧间隙需符合设计图纸要求，通常顶间隙约为轴颈直径的千分之一点二到千分之一点五。刮研完成后需彻底清洁。

密封更换：迷宫密封齿隙需按图纸要求调整。更换碳环密封时，需确保各环在环槽内活动自如，弹簧力均匀。

对中与组装：使用激光对中仪精确调整电机、增速箱、风机之间的同心度，确保冷态对中数据符合要求，并考虑热膨胀的影响。按顺序组装，采用扭矩扳手紧固螺栓。

试车：维修后需进行阶梯式试车：点动检查转向与有无摩擦；低速运行检查轴承温升与振动；逐步升速至额定工况，全面监测振动、温度、噪声、性能参数，稳定运行不少于4小时。

第四章：输送工业气体的风机特殊考量

在矿物提纯与冶炼中，风机不仅输送空气，还需处理多种特殊工业气体。

可输送气体类型：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。

选型与应用特殊要求：

气体性质影响：

密度：输送氢气等轻气体时，风机所需功率显著降低，但叶轮应力状态改变，需重新核算转子动力学。输送密度大的气体如氩气，则需更大功率。

腐蚀性：如烟气中含硫氧化物、湿氯气等，需选择耐腐蚀材料（如不锈钢、钛合金、特种涂层）的叶轮、壳体和密封。

危险性：氧气风机严禁油脂，所有部件需进行严格的脱脂处理，防止爆燃。输送氢气时，重点防范泄漏，密封需采用高级别（如干气密封+氮气隔离），电机电器需防爆。

纯度：输送高纯气体（如保护性氩气），需选择内表面进行特殊处理（如抛光、钝化）以减少污染，并采用零泄漏密封。

设计与选型调整：

材料选择：根据气体腐蚀性、温度和纯度确定。

密封方案：空气可用迷宫密封，贵重或危险气体必须采用机械密封、干气密封或高性能碳环密封组合。

性能换算：风机样本参数通常基于标准空气。输送其他气体时，需根据气体密度、绝热指数等进行性能换算。关键换算公式包括：压力比基本不变；轴功率与气体密度成正比；流量（体积）在转速不变时基本相同，但质量流量变化。

安全附件：根据气体特性，配备相应的泄漏监测、惰化保护、超压泄放和安全联锁装置。

结论

离心鼓风机是现代矿物单质提纯工艺中不可或缺的关键设备。深入理解以D(Fe)1516-3.5为代表的各种型号风机的技术原理、结构特点，掌握其核心配件如主轴、转子、轴瓦、密封的维护维修技术，并充分考虑输送介质的特殊性质进行精准选型与安全设计，是保障矿业生产高效、安全、稳定运行的核心技术能力。作为风机技术人员，应持续关注新材料、新密封技术（如智能监控干气密封）、状态监测与预测性维护技术的发展，不断提升对复杂工况下风机系统的驾驭水平，为矿业提纯工艺的进步贡献专业力量。