金属铁(Fe)提纯矿选风机D(Fe)1616-2.15技术详论

作者：王军（139-7298-9387）

关键词：矿物单质提纯，离心鼓风机，铁矿选矿，D(Fe)型鼓风机，风机配件，风机修理，工业气体输送，轴瓦，碳环密封

第一章：引言:离心鼓风机在矿物单质提纯中的核心作用

在矿业冶炼领域，特别是铁(Fe)等单质金属的提纯过程中，空气与特定工业气体的精准、稳定、高效输送是决定选矿效率与最终产品质量的关键环节。从矿石的破碎、研磨，到重选、磁选、浮选，再到后续的烧结、冶炼，每一个工艺段都离不开动力风源的支持。离心鼓风机作为提供高压气流的核心动力设备，其性能直接关系到选矿指标（如精矿品位、回收率）和能源消耗。

本文将从风机技术人员的视角出发，系统阐述应用于矿物单质提纯领域的离心鼓风机基础知识，并重点围绕一款典型的铁矿提纯专用风机:D(Fe)1616-2.15型高速高压多级离心鼓风机:进行深入解析。内容将涵盖其型号释义、在铁提纯工艺流程中的定位、关键配件结构，以及维护修理要点。同时，文章也将对输送各类工业气体的风机选型与技术要求进行概括性说明，以期为同行提供一份实用的技术参考。

第二章：矿物提纯用离心鼓风机家族概览

在矿业领域，针对不同工艺环节的气体压力、流量、介质特性需求，发展出了多个系列的专用离心鼓风机。以下系列在铁(Fe)的提纯流程中各有其职：

“C(Fe)”型系列多级离心鼓风机：通常为传统多级低速鼓风机，结构坚固，运行可靠，适用于中等压力、大流量的稳定供气场合，如烧结助燃风或某些浮选工段的充气。

“CF(Fe)”与“CJ(Fe)”型系列专用浮选离心鼓风机：这两类风机专为浮选工艺优化设计。浮选过程需要将空气弥散成微小气泡，对风机的气压稳定性、气体纯净度（避免油污污染矿浆）有特殊要求。它们通常强调高效、节能，并能适应矿浆药剂环境可能带来的微量腐蚀。

“AI(Fe)”型系列单级悬臂加压风机：结构紧凑，采用单级叶轮和悬臂式转子。适用于压力需求相对较低，但流量变化范围较宽的场合，如某些环境除尘或物料输送系统。

“S(Fe)”型系列单级高速双支撑加压风机：采用高速单级叶轮（通常由增速齿轮箱驱动），转子两端支撑。它能以紧凑的结构提供较高的压比，适用于需要较高压力但空间受限的工况。

“AII(Fe)”型系列单级双支撑加压风机：与AI型相比，转子为两端支撑，稳定性更好，适用于叶轮较重或工况更稳定的中型加压系统。

“D(Fe)”型系列高速高压多级离心鼓风机：本文重点机型所属系列。它结合了多级压缩实现高压和高速设计实现高效率的特点，是矿业提纯中对于高压空气或气体输送需求的核心装备，例如用于跳汰选矿、流态化床的气流提升、或高压反应器的强制供气。

第三章：核心机型深度解析:D(Fe)1616-2.15型鼓风机

3.1 型号释义与基本参数解读

完整的风机型号 “D(Fe)1616-2.15”包含以下关键信息：

D：代表该风机属于“高速高压多级离心鼓风机”系列。

(Fe)：明确此风机专为铁矿或含铁矿物提纯工艺流程设计与优化，在材料选择、防腐处理、性能曲线上可能具有针对性。

1616：此为内部编码，通常蕴含了风机的核心尺寸或性能标识。第一个“16”可能指示风机进气口直径或首级叶轮公称尺寸（如16分米或相关编码），第二个“16”可能代表叶轮的级数（16级）或与流量相关的设计序号。具体需参照厂家的技术手册，但多级数意味着其设计目标是产生很高的压升。

2.15：表示风机在额定工况下的出口绝对压力为2.15 bar（a）。由于型号中未包含“/”符号（如未标注“/1.05”），根据规则，其进口压力默认为1个标准大气压（约1.013 bar a）。因此，该风机的额定压比约为2.15/1.013 ≈ 2.12，设计压升（表压）约为1.137 bar（约11.6米水柱），属于典型的高压鼓风机。

3.2 在铁(Fe)提纯流程中的典型应用

D(Fe)1616-2.15凭借其高压特性，在铁矿提纯中主要扮演“动力源”角色：

跳汰机配套供风：这是其经典应用场景。跳汰选矿依靠脉动水流使矿物按密度分层，高压空气驱动活塞或膜片产生所需的水流脉动。风机型号的确定需与跳汰机的空气室容积、脉动频率、冲程要求严格匹配，以确保产生最佳的分选效果。风机提供的压力稳定性和瞬时响应性至关重要。

流态化床气力提升：在某些干法选矿或矿物输送过程中，需要高压气体使细颗粒矿物呈流态化状态并进行垂直或水平输送。

高压反应气体注入：在直接还原铁等冶炼前端工艺中，可能需要将氧气(O₂)、氮气(N₂)或混合气体在较高压力下注入反应装置，此类风机经过特殊配置后可以胜任。

3.3 关键部件与配件详解

D(Fe)系列作为高速高压设备，其结构精密，主要配件如下：

风机主轴：作为整个转子系统的核心承力与传动部件，通常采用高强度合金钢（如40CrNiMoA）整体锻制而成。需经过精密加工、热处理（调质）和动平衡校验，确保在高转速下具有极高的强度、刚性和疲劳寿命。其临界转速必须远高于工作转速，以避免共振。

风机转子总成：这是鼓风机的“心脏”。由主轴、多级叶轮、定距套、平衡盘（如有）、联轴器等部件组成。每级叶轮一般为后向或径向型，采用焊接或铆接工艺，材料需考虑强度和抗微颗粒磨损。16级叶轮的逐级压缩设计，是实现2.15 bar出口压力的关键。装配后的整个转子总成必须进行高速动平衡，精度等级通常要求达到G2.5或更高，以最小化振动。

风机轴承与轴瓦：对于D(Fe)这类大型高速多级鼓风机，滑动轴承（轴瓦）是主流选择，因其承载能力大、阻尼性能好、运行平稳。轴瓦通常采用巴氏合金（锡基或铅基）衬层，浇铸在钢制瓦背上。润滑油在轴与瓦之间形成稳定的油膜，实现液体摩擦。轴承箱的设计需保证充分的油流冷却和油膜稳定。

密封系统：高压差下防止气体泄漏和油进入流道是关键挑战。

气封（级间密封与轴端密封）：通常采用迷宫密封。在转子和静止部件间形成一系列节流间隙和膨胀空腔，有效降低内部气体从高压侧向低压侧的泄漏。

碳环密封：在轴端，尤其是输送特殊气体（如氧气、氢气）或要求零油污染时，常采用一组碳环作为干气密封或与惰性气体阻塞系统配合使用。碳环具有自润滑、耐高温、摩擦系数低的特点，能实现极低的介质气体泄漏。

油封：位于轴承箱两端，主要作用是防止润滑油沿轴向外泄漏。常用的是骨架油封或迷宫式油封。

轴承箱：容纳支撑轴承和推力轴承的壳体，是转子系统的安装基础。内部有复杂的油路，确保润滑油的供应、回油和冷却。箱体通常为铸铁或铸钢结构，要求具有良好的刚性和散热性。

第四章：D(Fe)型风机常见故障与修理要点

风机修理是恢复性能、保障生产连续性的重要工作。

振动超标：

原因：转子动平衡破坏（叶轮积灰、腐蚀、磨损不均、部件松动）；对中不良；轴承（轴瓦）磨损或油膜失稳；基础松动；临界转速附近运行。

修理：停机后，首要检查对中情况。抽出转子总成，进行现场或送厂动平衡校正。检查叶轮有无损伤，必要时修复或更换。检查轴瓦间隙，用压铅法测量，若超过设计值1.5-2倍，需重新刮瓦或更换。检查地脚螺栓和基础状况。

轴承温度高：

原因：润滑油油质劣化、油量不足或油路堵塞；轴瓦刮研不良，接触面积不够或油楔不合理；冷却系统故障（水冷盘管堵塞、冷却器效率下降）；超负荷运行。

修理：取样化验润滑油，必要时更换并清洗油路。检查轴瓦接触斑点，重新刮研至要求（通常接触角60-90°，接触点均匀）。疏通冷却系统。校验运行参数是否超标。

风量或压力不足：

原因：进口过滤器堵塞；密封间隙（特别是迷宫密封和碳环密封）因磨损过大，内泄漏严重；叶轮流道腐蚀或磨损，效率下降；转速未达额定值（如皮带打滑、变频器问题）。

修理：清洗或更换过滤器。测量各级密封间隙，磨损超标则更换密封件。检查叶轮状态，严重磨损需修复或更新。校验驱动电机和传动系统。

气体或润滑油泄漏：

气体泄漏：检查碳环密封磨损情况及阻塞气系统压力；检查壳体结合面、进出口法兰密封。

润滑油泄漏：检查油封唇口是否老化磨损，骨架是否松动；检查轴承箱回油槽是否通畅，油位是否过高。

修理总原则：先诊断，后拆卸；记录原始数据；使用专用工具；严格按装配公差和标准（如轴瓦间隙、叶轮与壳体间隙）恢复装配；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：输送工业气体的风机技术考量

矿业提纯不仅使用空气，还可能涉及多种工业气体。风机选型与配置需根据气体特性进行特殊化处理：

可输送气体列表及关键考量：

空气：最普遍介质，材料选择以碳钢为主，注重防尘磨损。

工业烟气：可能含尘、高温、具腐蚀性。需考虑前置除尘、降温，风机材质选用耐热、耐腐合金（如316L不锈钢），密封需防磨损。

二氧化碳(CO₂)、氮气(N₂)、氩气(Ar)：惰性或稳定性气体。重点在于系统的气密性设计，防止泄漏。对于纯氮、纯氩，还需考虑对润滑油可能存在的溶解性或影响，有时需采用无油润滑或隔离密封。

氧气(O₂)：极度危险，助燃性强。风机必须绝对禁油！所有流道、密封部件需进行严格的脱脂清洗。材料选用铜合金、不锈钢（特定牌号，避免在氧中易着火的材料如钛），采用碳环密封、迷宫密封配合氮气吹扫，轴承箱与气腔之间需有可靠的隔离密封。电机需防爆。

氢气(H₂)：密度小，易泄漏，易燃易爆。对气密性要求极高，通常采用干气密封。壳体设计需考虑防爆泄压。材料需考虑氢脆现象（高强度钢易受影响）。

氦气(He)、氖气(Ne)：稀有气体，昂贵。核心要求是极低泄漏率，密封系统等级最高，常采用串联式干气密封或高性能碳环密封。

混合无毒工业气体：需明确混合气体的具体组分、密度、绝热指数、湿度、腐蚀性等，以准确计算风机性能（流量、压力、功率需换算），并确定相容的结构材料。

通用选型与改造原则：

性能换算：风机样本参数基于标准空气。输送其他气体时，必须根据目标气体的密度、绝热指数等进行流量、压力、功率的重新计算。风机定律（相似定律）是基础工具。

材料兼容性：气体是否腐蚀、与之接触的材料是否会发生化学反应（如氧化、氢脆）、是否会产生静电积聚等。

密封特殊性：如上所述，氧气风机必须禁油；昂贵/有毒/易燃气体要求零泄漏或微泄漏密封。

安全规范：符合相关气体的安全输送标准，包括防爆、泄压、监测报警系统的配置。

第六章：结论

离心鼓风机是现代矿物单质提纯，特别是铁(Fe)精矿生产过程中不可或缺的高效动力设备。从通用的浮选充气到高压的跳汰驱动，不同系列的风机服务于工艺链的各个环节。其中，D(Fe)1616-2.15型高速高压多级离心鼓风机以其显著的高压输出能力，在重选等关键环节发挥着核心作用。

深入理解其型号背后的性能参数，掌握其主轴、转子、轴瓦、碳环密封等关键部件的结构与功能，是进行科学运维和高效修理的基础。同时，面对日益复杂的工艺气体需求，风机技术人员必须掌握根据气体特性（尤其是氧气、氢气等危险或特殊气体）进行风机选型、配置和改造的知识，确保设备安全、高效、长周期运行。

随着矿业技术向智能化、高效节能方向发展，对离心鼓风机的运行效率、调节精度和可靠性也提出了更高要求。未来，变频驱动、智能控制系统、状态监测与故障预测等技术与传统风机技术的深度融合，将是行业技术升级的重要方向。