重稀土钆(Gd)提纯专用离心鼓风机技术详解

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重稀土钆(Gd)提纯专用离心鼓风机技术详解

:以C(Gd)2008-2.27型离心鼓风机为核心的应用分析

作者：王军（139-7298-9387）

关键词：重稀土提纯钆(Gd)分离，离心鼓风机 C(Gd)2008-2.27 风机配件风机维修工业气体输送稀土矿选矿设备

第一章重稀土提纯工艺与风机选型概述

重稀土元素钆(Gd)作为钇组稀土的重要成员，在荧光材料、磁致冷材料、核控制材料等领域具有不可替代的作用。其提纯过程对气体输送设备提出了特殊要求：介质可能含有腐蚀性成分、工艺需要精确的压力控制、连续运行稳定性要求极高。离心鼓风机在此工艺中承担着关键的气体输送、浮选供气、物料输送等职能。

在重稀土提纯生产线中，风机系统主要应用于以下几个环节：

浮选工序的充气搅拌，实现稀土矿物的初步分离萃取分离过程中的气体保护与搅拌干燥工序的热风循环与输送尾气处理系统的气体输送

针对不同工艺段的特点，开发了系列专用风机型号，包括“C”型系列多级离心鼓风机、“CF(Gd)”型系列专用浮选离心鼓风机、“CJ(Gd)”型系列专用浮选离心鼓风机、“D(Gd)”型系列高速高压多级离心鼓风机、“AI(Gd)”型系列单级悬臂加压风机、“S(Gd)”型系列单级高速双支撑加压风机、“AII(Gd)”型系列单级双支撑加压风机等。

第二章 C(Gd)2008-2.27型离心鼓风机技术规格详解

2.1 型号编码解析

以“C(Gd)2008-2.27”这一完整型号为例，进行详细技术参数解读：

“C”：代表C系列多级离心鼓风机，该系列采用多级叶轮串联结构，每级叶轮对气体做功，逐级提高气体压力，适用于中高压、大流量工况。 “(Gd)”：专属标识符，表明该风机为钆(Gd)提纯工艺专用设计，在材料选择、密封形式、防腐处理等方面进行了特殊优化，以适应稀土提纯环境。 “2008”：表示风机在设计工况下的额定流量为2008立方米每分钟。此流量参数是在标准进口状态下（压力1个大气压，温度20℃，相对湿度50%）的数值。在实际应用中，需根据现场工况进行修正计算，修正公式为：实际流量等于标准流量乘以实际进口密度与标准密度的比值的平方根。 “-2.27”：代表风机出口绝对压力为2.27个大气压（绝对压力）。需要注意的是，此处没有“/”符号，表明风机进口压力为标准大气压（1个大气压）。若型号中出现“/”符号，如“C200-1.5/1.2”，则“/”前数字表示出口压力，“/”后数字表示进口压力。

对比参考型号“C200-1.5”：“C”表示C系列，“200”表示流量200立方米每分钟，“-1.5”表示出口压力1.5个大气压，进口为默认的1个大气压，与跳汰机配套选型确定。

2.2 C(Gd)2008-2.27设计特点

该型号针对重稀土提纯中游工艺设计，主要特点包括：

压力适应范围：2.27个大气压的出口压力设计，能够满足大多数浮选、搅拌工艺对气泡细度、分布均匀性的要求，同时保证气体在管道系统中克服阻力损失。 流量稳定性控制：2008立方米每分钟的流量，通过变频调速系统可在±15%范围内调节，适应矿石品位波动带来的工艺参数变化。 耐腐蚀设计：过流部件（叶轮、机壳、进气室）采用双相不锈钢或特种涂层处理，抵抗工艺过程中可能出现的酸性或碱性气体侵蚀。 密封强化：采用多层次密封组合，防止稀土粉尘进入轴承室，同时避免润滑油污染工艺气体。

第三章风机核心部件与配件技术说明

3.1 风机主轴系统

风机主轴作为传递扭矩、支撑转子的核心部件，在C(Gd)系列中采用40CrNiMoA合金钢整体锻造，调质处理后表面硬度达到HRC28-32，芯部保持良好韧性。主轴临界转速计算采用瑞利能量法，确保工作转速远离一阶和二阶临界转速，通常设计工作转速低于一阶临界转速的70%，高于二阶临界转速的130%。

3.2 轴承与轴瓦系统

重稀土提纯风机普遍采用滑动轴承（轴瓦）而非滚动轴承，主要原因在于滑动轴承具有更好的阻尼特性、更高的承载能力和更长的使用寿命。轴瓦材料常用锡基巴氏合金（ChSnSb11-6），其具有良好的嵌入性、顺应性和抗咬合性。润滑油系统采用强制循环方式，进油压力维持在0.08-0.12MPa，回油温度不超过70℃。

轴承间隙计算采用经验公式：顶隙等于轴径的千分之一点二至千分之一点五。侧隙约为顶隙的二分之一。此间隙值需根据实际运行温度和热膨胀系数进行微调。

3.3 风机转子总成

转子总成包括主轴、叶轮、平衡盘、联轴器等部件。其中叶轮是核心气动部件，C(Gd)系列采用后弯式叶片设计，叶片数6-12片，出口安装角在30°-45°之间。叶轮与主轴的连接采用过盈配合加键连接，过盈量计算公式为：配合过盈量等于轴径的万分之八至万分之十二。

动平衡精度要求极高，按照国际标准ISO1940 G2.5等级执行，不平衡量计算公式为：许用不平衡量等于转子质量乘以许用偏心距。对于C(Gd)2008-2.27型风机转子，通常要求剩余不平衡量小于50g·mm。

3.4 密封系统

气封：采用迷宫密封结构，密封齿数通常为5-7齿，密封间隙为转子直径的千分之一点五至千分之二。密封效果计算可用流量系数法，泄漏量计算公式为：泄漏量等于流量系数乘以密封面积乘以压差平方根除以气体密度平方根。油封：骨架油封与迷宫密封组合使用，防止润滑油外泄。工作唇口线速度控制在12m/s以下，保证密封寿命。 碳环密封：在高压差位置采用碳环密封作为辅助密封。碳环材料为浸渍树脂石墨，具有良好的自润滑性和耐温性。碳环与轴套的径向间隙为轴径的千分之零点八至千分之一点二。

3.5 轴承箱系统

轴承箱作为支撑轴承、容纳润滑油的部件，采用铸铁HT250制造，结构上设有观察窗、油位计、温度计接口、泄油孔等。轴承箱与机壳间设有隔热层，减少热传导。润滑油容量计算遵循原则：润滑油循环倍率（每小时循环次数）控制在8-12次之间。

第四章风机维修与维护关键技术

4.1 定期检修内容与周期

日常检查（每班）：振动值、轴承温度、油位、油压、异常声响 月度检查：联轴器对中情况、基础螺栓紧固状态、密封泄漏情况 年度检修：全面解体检查，更换易损件，重新平衡转子

4.2 常见故障诊断与处理

振动超标：原因分析：转子不平衡、对中不良、轴承损坏、共振处理方法：重新动平衡、调整对中、更换轴承、改变工作转速避开共振区 轴承温度过高：原因分析：润滑油不足、油质恶化、冷却不良、负载过大处理方法：补充或更换润滑油、清洗冷却器、检查工艺系统阻力 性能下降：原因分析：密封磨损间隙增大、叶轮腐蚀或积垢、进气过滤器堵塞处理方法：调整或更换密封件、清洗或更换叶轮、清洗过滤器

4.3 大修技术要求

转子检修：检查叶轮焊缝有无裂纹，测量叶片磨损量（允许值不超过原厚度的1/3），检查主轴跳动（全跳动不超过0.03mm） 轴承检修：测量轴瓦间隙，检查巴氏合金有无脱壳、裂纹，接触角应在60°-90°之间 密封检修：测量迷宫密封间隙，超过设计值1.5倍需更换；检查碳环密封磨损情况 对中调整：采用双表法或三表法进行对中，冷态对中需考虑热膨胀补偿值

第五章重稀土提纯工艺气体输送特性

5.1 可输送气体类型

稀土提纯工艺涉及多种工业气体，风机设计需考虑不同气体的物性参数：

空气：最常用介质，用于浮选、干燥等工序 工业烟气：可能含有酸性成分，需耐腐蚀设计 二氧化碳CO₂：密度大于空气，相同压比下功率消耗较高 氮气N₂：惰性保护气体，用于防氧化工序 氧气O₂：强氧化性，需禁油设计和防爆措施 稀有气体（氦He、氖Ne、氩Ar）：分子量差异大，影响风机性能曲线 氢气H₂：密度小，易燃易爆，需特殊防爆设计 混合无毒工业气体：需提供准确组分以计算混合气体物性

5.2 气体物性对风机性能的影响

风机性能换算遵循相似定律，当介质改变时，性能参数转换公式为：

流量不变条件：压力比与介质绝热指数相关压力不变条件：流量与介质密度平方根成反比功率计算公式：轴功率等于质量流量乘以压头除以效率

以C(Gd)2008-2.27输送不同气体为例：

输送氢气时，由于密度仅为空气的1/14，相同体积流量下质量流量大幅减少，所需功率显著降低输送二氧化碳时，密度为空气的1.5倍，相同体积流量下功率需求增加

5.3 特殊气体安全输送措施

氧气输送：所有过流部件进行脱脂处理，采用无火花材料，设置氧气浓度监测 氢气输送：采用气密性更高的密封结构，设置泄漏检测和防爆泄压装置 腐蚀性气体输送：过流部件升级为哈氏合金或钛材，增加防腐涂层

第六章系列化风机在重稀土提纯中的应用配置

6.1 各系列风机应用定位

“CF(Gd)”与“CJ(Gd)”浮选专用系列：特点：针对浮选工艺气泡特性优化叶型，压力脉动小应用：粗选、精选、扫选各段浮选机供气流量范围：500-5000立方米每分钟压力范围：1.2-2.5个大气压 “D(Gd)”高速高压系列：特点：齿轮箱增速，转速可达15000rpm以上，单级压比高应用：高压反吹、物料输送、尾气增压流量范围：100-2000立方米每分钟压力范围：最高可达4.5个大气压 “AI(Gd)”、“S(Gd)”、“AII(Gd)”单级加压系列：特点：结构紧凑，维护方便，适用于中小流量应用：实验室、中试线、辅助工序流量范围：50-1000立方米每分钟压力范围：1.1-2.0个大气压

6.2 系统匹配与节能优化

稀土提纯生产线风机系统能耗约占全厂电耗的15%-25%，节能优化措施包括：

系统阻力精确计算：管道、阀门、设备阻力采用 Darcy-Weisbach 公式计算，减少系统裕量 变频调速应用：根据工艺参数变化实时调节转速，流量调节公式：流量比等于转速比；压力比等于转速比的平方；功率比等于转速比的立方 热回收利用：利用风机压缩热预热工艺气体，提高能源利用率 多机并联优化：大流量工况采用多台风机并联，通过台数控制适应负荷变化

第七章技术发展趋势与展望

随着重稀土提纯工艺向精细化、绿色化发展，离心鼓风机技术也面临新的挑战和机遇：

智能化控制：集成振动监测、性能监测、故障诊断的智能控制系统，实现预测性维护 材料升级：开发更耐腐蚀、耐磨损的涂层材料和复合材料叶轮 高效化设计：采用计算流体动力学优化流道设计，效率提升3%-5% 标准化与模块化：减少定制部件，缩短交货周期，降低维护成本 低噪声设计：通过流道优化和隔声包覆，使噪声等级降低3-5分贝

C(Gd)2008-2.27型及其系列风机的成功应用，标志着我国重稀土提纯装备国产化的重要进展。作为风机技术人员，我们应深入理解工艺需求，持续优化设备性能，为我国稀土产业的可持续发展提供可靠装备保障。

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