金属铁(Fe)提纯矿选风机D(Fe)1690-2.89技术全解析

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)1690-2.89、风机维修、工业气体输送、风机配件、轴瓦、碳环密封

一、前言：风机技术在矿物单质提纯中的核心地位

在矿业冶炼领域，特别是铁(Fe)元素的提纯过程中，离心鼓风机作为关键动力设备，承担着为浮选、跳汰、磁选等工艺环节提供稳定气流的重要任务。这些风机不仅需要提供精确的风压和风量，还必须适应矿业现场恶劣的工作环境，具备高可靠性、耐磨损和易维护的特点。我国矿山装备经过数十年发展，已形成了针对不同工艺环节的专用风机系列，其中“D(Fe)型”系列高速高压多级离心鼓风机在铁矿提纯中扮演着不可替代的角色。本文将深入剖析D(Fe)1690-2.89型号风机的技术特性，并系统阐述相关配件与维修知识，同时拓展介绍工业气体输送风机的选型与应用。

二、金属铁提纯工艺与风机选型基础

2.1 铁矿提纯工艺流程概述

铁矿石的提纯通常经过破碎、磨矿、选别等多个阶段。在选别环节，根据矿石性质不同，可能采用磁选、浮选、重选等工艺。其中：

浮选工艺：依靠气泡将有用矿物与脉石分离，需要稳定、可调的气流产生合适气泡

跳汰工艺：利用脉动水流使矿物按密度分层，需要风机提供特定频率和压力的气流驱动水流

磁选工艺：虽然以磁场为主，但部分设备仍需气流辅助输送和冷却

不同工艺对风机的压力、流量、调节特性有不同要求，这直接决定了风机的选型。

2.2 风机系列与铁矿提纯的匹配关系

针对铁矿石提纯的不同需求，风机厂家开发了专用系列：

“C(Fe)”型系列多级离心鼓风机：适用于中等压力、大流量的浮选工艺，通常压力范围在0.05-0.35MPa，采用多级叶轮串联实现压力累积。

“CF(Fe)”与“CJ(Fe)”型系列专用浮选离心鼓风机：专门为浮选工艺优化设计，注重气流平稳性和调节灵敏度，叶型设计减少脉动，避免破坏已形成的矿化泡沫。

“D(Fe)”型系列高速高压多级离心鼓风机：本文重点型号所属系列，采用高转速设计（通常超过8000rpm），通过较少级数实现较高压力，特别适用于需要较高压力的跳汰工艺或长距离气力输送。

“AI(Fe)”型系列单级悬臂加压风机：结构紧凑，适用于空间受限的中小型选矿厂，压力通常在0.15MPa以下。

“S(Fe)”型系列单级高速双支撑加压风机与“AII(Fe)”型系列单级双支撑加压风机：双支撑结构刚性好，适用于大流量、中等压力场合，振动小，可靠性高。

三、D(Fe)1690-2.89型号风机深度解析

3.1 型号命名规则与技术参数解读

D(Fe)1690-2.89这一完整型号蕴含了丰富信息：

“D”：代表“高速高压多级离心鼓风机”系列

“(Fe)”：表示该风机针对铁矿石提纯工艺进行了特殊设计和材料选择

“1690”：内部编码，通常与叶轮直径、设计转速等核心参数相关。在此型号中，“16”可能表示叶轮直径为1600mm级别，“90”可能代表设计版本或改型序号

“-2.89”：出口压力为2.89个大气压（绝对压力），即工作压力约为0.189MPa（表压）。按照命名惯例，如果没有“/”符号及进风口压力值，则表示进风口压力为1个标准大气压

该型号风机通常具备以下典型技术参数：

流量范围：根据具体设计，通常在200-450m³/min之间

工作压力：出口压力2.89ata（绝对压力），压升约0.189MPa

转速：高速设计，通常在8000-12000rpm范围

驱动功率：根据流量不同，配套电机功率通常在500-1200kW

级数：多级设计，通常为2-4级，实现高压比

3.2 设计与结构特点

3.2.1 气动设计特点

D(Fe)系列采用“高压比、高转速、少级数”的设计理念。每级叶轮采用后弯式叶片设计，效率可达82-88%。流道设计充分考虑铁矿选矿现场空气中可能含有微量粉尘的特点，适当增大间隙，减少磨损和积灰。机壳采用蜗壳式结构，扩散段经过优化，确保压力恢复最大化。

3.2.2 材料选择针对性

针对铁矿环境，关键部件材料选择具有特殊性：

叶轮：采用高强度不锈钢（如FV520B）或钛合金，既保证强度抵抗高转速离心力，又耐潮湿空气和微量腐蚀性气体侵蚀

机壳：一般选用QT500-7球墨铸铁或焊接钢结构，内表面可能涂覆耐磨涂层

主轴：42CrMo合金钢，调质处理，保证高疲劳强度

3.2.3 与跳汰机的配套选型

当D(Fe)1690-2.89用于跳汰机配套时，选型需特别注意：

压力匹配：跳汰机所需风压与跳汰床层厚度、矿石粒度相关，2.89ata的压力适合中等厚度床层

流量调节：跳汰工艺需要周期性脉动气流，风机需配备变频器或进口导叶，实现流量30-100%范围调节

脉动抑制：虽然跳汰需要脉动，但机械振动需最小化，风机进出口需设置缓冲罐

四、核心配件技术详解

4.1 风机主轴：高速旋转的脊梁

主轴是传递扭矩、支撑转子的核心部件。D(Fe)1690-2.89的主轴设计特点：

材料与工艺：采用42CrMo合金钢，经过锻造、粗加工、调质处理、精加工、探伤等多道工序。调质后硬度达到HB240-280，抗拉强度超过900MPa

结构特点：阶梯轴设计，避免应力集中。与叶轮配合处采用过盈配合加键连接，确保高速下可靠传递扭矩。轴颈处表面粗糙度Ra≤0.4μm，保证与轴承良好配合

临界转速：设计工作转速应避开一阶临界转速的1.3倍以上，通常安全裕度在30-40%

4.2 风机轴承与轴瓦：稳定运行的保障

高速风机常采用滑动轴承（轴瓦），相比滚动轴承，在高速、重载下具有更好稳定性。

轴瓦材料：巴氏合金（锡锑铜合金）衬层，厚度1-3mm，硬度HB20-30，具有良好的嵌藏性和顺应性，能容忍微量异物

润滑系统：强制循环润滑，油压通常为0.2-0.4MPa。润滑油除润滑外，还带走摩擦热，维持轴承温度在65℃以下

间隙控制：径向间隙通常为主轴直径的0.12-0.15%，需精确控制。间隙过小易发热，过大引起振动

4.3 风机转子总成：动平衡决定寿命

转子总成包括主轴、叶轮、平衡盘、联轴器等旋转部件。

叶轮装配：每个叶轮单独进行静平衡和动平衡，精度达到G2.5级。多级叶轮装配后，整体进行高速动平衡，通常在工作转速的80%下进行，残余不平衡量小于1g·mm/kg

平衡盘设计：位于最后一级叶轮后，利用压差产生反向轴向力，平衡大部分轴向推力，减少推力轴承负荷

过盈配合计算：叶轮与主轴过盈量需精确计算，保证在离心力作用下仍保持紧密配合。计算公式考虑材料线膨胀系数、离心力引起的膨胀、工作温度等因素

4.4 密封系统：防止内泄外漏的关键

4.4.1 气封（迷宫密封）

用于级间和轴端，减少内部泄漏：

结构：采用梳齿式迷宫密封，齿尖厚度0.1-0.2mm，与轴间隙0.2-0.4mm

材料：一般为铝或铜合金，摩擦时不会产生火花，安全且易损件更换方便

4.4.2 碳环密封

用于轴端，防止气体外泄和外界空气进入：

材料：特殊浸渍石墨，具有良好的自润滑性和耐磨性

结构：多环串联，每环由3-4个弧段组成，弹簧提供初始压紧力

间隙：径向间隙约0.05-0.1mm，需定期检查磨损情况

4.4.3 油封

防止润滑油泄漏，通常采用骨架油封或机械密封：

接触式油封：用于轴承箱低压侧，材料为氟橡胶或聚四氟乙烯

非接触式油封：如甩油环+迷宫组合，用于高速处更可靠

4.5 轴承箱：润滑油的“家”

轴承箱不仅是轴承的支撑，也是润滑油的容器和分配中心：

结构：铸铁或铸钢件，分上下半，便于安装检修

油路设计：确保各润滑点供油均匀，设有观察窗和油位计

冷却：箱体可能设水冷夹套或散热翅片，控制油温

五、风机维修与维护专题

5.1 日常维护要点

振动监测：每天记录轴承座振动值，速度有效值不应超过4.5mm/s，加速度不应超过10m/s²

温度监控：轴承温度不超过75℃，润滑油进油温度35-45℃，回油温升不超过28℃

油品管理：每月取样分析，粘度变化不超过±10%，水分不超过0.05%

密封检查：定期检查碳环密封泄漏情况，正常应为微量渗漏，如成线流需更换

5.2 常见故障诊断与处理

5.2.1 振动超标

可能原因及处理：

转子不平衡：停机重新做动平衡。不平衡量计算基于振动相位和幅值

对中不良：重新对联轴器进行激光对中，要求径向偏差≤0.05mm，角度偏差≤0.05mm/m

轴承磨损：检查轴承间隙，如超过设计值1.5倍需更换

基础松动：检查地脚螺栓力矩，重新紧固

5.2.2 轴承温度高

可能原因：

润滑油不足或变质：检查油位，化验油品

轴承间隙不当：测量调整间隙

冷却不足：检查冷却水流量和温度

5.2.3 性能下降（压力、流量不足）

可能原因：

密封磨损：内部泄漏增加，检查迷宫密封间隙

叶轮磨损：特别是前缘和工作面，磨损严重需修复或更换

进口过滤器堵塞：检查压差，清洗或更换滤芯

5.3 大修周期与内容

D(Fe)1690-2.89风机大修周期通常为24,000-36,000运行小时，大修内容包括：

全面拆解：按顺序拆卸管路、联轴器、机壳上盖、转子等

清洗检查：所有部件彻底清洗，检查磨损、裂纹、变形

尺寸测量：关键配合尺寸记录，与原始数据对比

转子检修：

叶轮着色探伤检查裂纹

测量叶轮口环处径向跳动（应≤0.05mm）

主轴直线度检查（全长≤0.02mm）

重新做高速动平衡

密封更换：所有迷宫密封、碳环密封原则上更换新件

轴承检查：测量轴瓦间隙、接触角度，必要时刮研或更换

组装调整：按反向顺序组装，严格控制各部位间隙

试车：逐步升速试车，监测振动、温度等参数

六、工业气体输送风机的特殊考量

6.1 不同气体的物性差异与风机设计调整

除空气外，D(Fe)系列风机经特殊设计和材料选择，可输送多种工业气体，每种气体需特殊考量：

氧气(O₂)：禁油设计，所有与气体接触部件彻底脱脂。材料选择避免铜合金（高压氧下易燃），采用不锈钢。密封需更严密，防止油蒸汽进入

氢气(H₂)：分子量小，密度低，相同压力比需要更高转速或更多级数。密封要求极高，通常采用干气密封。防爆设计，避免火花

二氧化碳(CO₂)：潮湿CO₂有腐蚀性，材料需耐腐蚀。压缩过程可能液化，需控制最低温度

氮气(N₂)、氩气(Ar)等惰性气体：相对简单，但需注意纯度保持，防止泄漏污染

工业烟气：可能含尘、腐蚀性成分，需前置过滤，材料耐腐蚀，流道防积灰设计

6.2 气体性质对风机性能的影响修正

当输送气体非空气时，风机性能需按气体性质修正：

流量修正：体积流量不变，质量流量随气体密度变化

压力修正：相同转速下，压比近似相同，但压升（压力差）与气体密度成正比

功率修正：轴功率与气体分子量、绝热指数相关，计算公式涉及气体常数和比热比

转速限制：某些气体声速不同，需检查叶轮尖速马赫数

6.3 特殊密封要求

输送贵重或危险气体时，密封系统需升级：

干气密封：非接触式，泄漏量极小，用于氢气、有毒气体

双端面机械密封：带缓冲液，绝对无外泄

磁流体密封：用于超高纯气体，零泄漏

七、选型与使用建议

7.1 正确选型步骤

明确工艺要求：确定所需流量、压力（进口和出口）、气体成分、温度、湿度

计算修正参数：若非空气，将参数修正到标准空气状态

初选型号：根据性能曲线选择合适型号，工作点应在高效区（通常≥80%最高效率）

核对特殊要求：防爆、防腐、密封等级等

确定驱动方式：直联、齿轮箱增速、变频控制等

配套辅助系统：润滑系统、冷却系统、控制系统、消声器、过滤器等

7.2 安装注意事项

基础要求：混凝土基础质量应为风机质量的3-5倍，预留灌浆层

管道连接：进出口管道设独立支撑，避免外力传到风机。柔性接头减少振动传递

对中精度：冷态对中需考虑热膨胀偏移量，运行温度下达到理想对中

电气防爆：输送易燃易爆气体时，电机、仪表需相应防爆等级

7.3 节能运行建议

变频调节：避免出口节流造成的能量损失，变频调节可节能20-40%

定期清洗：保持叶轮和流道清洁，效率可提高3-8%

泄漏控制：定期检查密封，减少内漏和外漏

系统优化：优化管网，减少不必要的阻力损失

八、结语

D(Fe)1690-2.89高速高压多级离心鼓风机作为铁矿提纯工艺中的关键设备，其合理选型、正确使用和科学维护直接关系到选矿厂的生产效率与经济效益。随着矿物加工技术向精细化、高效化发展，对风机的要求也日益提高。未来，智能化监测、主动磁轴承、新型密封技术等将逐步应用于此类风机，进一步提升其可靠性和能效。作为风机技术人员，深入理解设备原理、掌握维修技能、关注新技术发展，才能更好地为矿物提纯行业提供技术支持，助力我国矿业高质量发展。