重稀土钆(Gd)提纯风机C(Gd)1355-1.44技术详解

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重稀土钆(Gd)提纯风机C(Gd)1355-1.44技术详解

作者：王军（139-7298-9387）

关键词：重稀土钆提纯、离心鼓风机、C(Gd)1355-1.44型号、风机配件、风机维修、工业气体输送、多级离心鼓风机

一、重稀土提纯工艺与风机技术要求概述

重稀土元素钆（Gd）作为钇组稀土的重要成员，在永磁材料、核磁共振、磁制冷等高新技术领域具有不可替代的作用。其提纯工艺通常包括采矿、破碎、磨矿、浮选、焙烧、浸出、萃取、沉淀、煅烧等多个环节，其中浮选和焙烧后的气体输送环节对离心鼓风机有着特殊要求。由于稀土矿物常伴生放射性元素和腐蚀性成分，且提纯过程涉及多种化学试剂和高温环境，因此输送气体可能含有酸性成分、水蒸气、微量放射性粉尘等复杂介质，这对风机的材质选择、密封性能、耐腐蚀性和运行稳定性提出了极高标准。

在重稀土钆的浮选和后续气体处理工序中，离心鼓风机主要承担着供给富氧空气、输送工艺气体、维持系统压力、排除有害烟气等关键功能。风机性能的优劣直接影响到稀土产品的纯度、回收率以及生产能耗。针对这一特殊工况，我国风机行业开发了多个专用系列，其中C(Gd)1355-1.44型多级离心鼓风机便是为中等规模重稀土提纯生产线设计的核心装备之一。

二、C(Gd)1355-1.44型号风机技术解析

2.1 型号命名规则与基本参数

根据行业规范，风机型号“C(Gd)1355-1.44”具有明确的技术含义：

“C”：代表C系列多级离心鼓风机的基本型，采用多级叶轮串联结构，适用于中高压头工况。 “(Gd)”：特指该风机针对重稀土元素钆的提纯工艺进行了专项优化设计，包括材质升级、密封强化和防腐处理。 “1355”：表示风机在标准进气状态下的额定流量为每分钟1355立方米。这一流量参数是根据稀土浮选生产线所需的气液比、矿浆处理量以及反应槽容积综合计算确定的，能够满足日产10-15吨稀土精矿的生产需求。 “-1.44”：表示风机出口设计表压力为1.44个大气压（即0.44MPa表压）。需要注意的是，此处未使用“/”符号，按照规范表明风机进口压力为标准大气压（即1个绝对大气压）。这一压力值足以克服浮选槽液位阻力、管道沿程阻力及局部阻力，并保证气泡在矿浆中的均匀弥散。

该风机设计转速通常在2950-9800r/min之间，具体取决于电机极数和增速箱配置，功率范围约为220-450kW，等熵效率一般可达到78%-82%。

2.2 气动设计与性能特性

C(Gd)1355-1.44型风机采用后弯式叶片叶轮设计，叶片型线基于三元流理论进行优化，以降低流动损失和噪音。多级结构（通常为3-6级）使得每级叶轮只需承担部分压升，降低了单级负荷，提高了整体稳定性和效率。

其性能曲线具有以下特点：在额定点附近，压力-流量曲线较为平缓，这意味着在系统阻力小幅波动时，流量变化不大，有利于工艺稳定；功率曲线随流量增加平缓上升，无过载峰值，电机选型更为安全；高效区较宽，通常在额定流量的70%-120%范围内效率下降不超过5%，适应生产负荷的调整。

对于稀土提纯工艺，风机还特别考虑了气体密度变化的影响。由于输送气体可能为空气、富氧空气或工艺尾气，密度可在0.8-1.3kg/m³范围内变化，风机设计时采用了适应性较强的叶轮和扩压器，确保在不同介质下仍能稳定运行。

三、风机关键配件详解

3.1 核心旋转部件

风机主轴：采用42CrMo或35CrMo合金钢整体锻造，经调质处理获得高强度和高韧性。主轴设计充分考虑临界转速避让，一阶临界转速通常高于工作转速的125%，避免共振。轴颈表面经高频淬火或镀铬处理，硬度达到HRC50-55，耐磨性优异。对于C(Gd)1355-1.44，主轴还需进行防腐涂层处理，常用工艺为喷涂镍基合金或陶瓷涂层，以防止酸性气体的腐蚀。

风机转子总成：包括叶轮、平衡盘、轴套等组件。叶轮材质根据输送介质不同而选：输送空气时多用Q345R或16Mn低合金钢；输送含腐蚀性成分气体时采用304、316L不锈钢或双相钢；在高温或高磨损工况下，可选用Inconel 625或Hastelloy C-276等特种合金。叶轮制造工艺为精密铸造或焊接成型后，进行五轴联动数控加工，保证叶片型线精度和表面光洁度。每级叶轮均单独进行动平衡校正，精度达到G2.5级，整体组装后再次进行转子动平衡，确保残余不平衡量小于1g·mm/kg。

平衡装置：多级离心鼓风机轴向力较大，C(Gd)1355-1.44采用平衡盘与推力轴承联合的轴向力平衡方案。平衡盘安装在末级叶轮后，利用前后压差产生反向轴向力，可平衡约70%-80%的轴向推力，剩余推力由推力轴承承担。平衡盘间隙设计为0.2-0.3mm，运行时形成节流密封，既控制泄漏量又维持压差稳定。

3.2 支撑与密封系统

风机轴承与轴瓦：该型号风机主要采用滑动轴承，承载力大、阻尼性能好。轴瓦材质为巴氏合金（ZSnSb11Cu6），厚度3-5mm，浇铸在铸钢瓦背上。巴氏合金具有良好的嵌入性和顺应性，能容忍少量硬质颗粒，且与轴颈形成优良的摩擦副。轴瓦间隙按轴颈直径的0.1%-0.15%设计，如直径150mm轴颈，顶隙取0.15-0.225mm。供油系统为强制润滑，油压0.15-0.25MPa，油温控制在35-45℃，设有温控和报警装置。

轴承箱：作为轴承的支撑和润滑油容器，轴承箱体采用HT250铸铁铸造，结构刚性足，振动小。箱体设计有观察窗、温度计接口、油位计和放油口。与机壳连接处设有隔热腔，减少热传导。密封采用迷宫密封和骨架油封组合，防止润滑油泄漏和外界杂质进入。

气封与碳环密封：级间密封和轴端密封是防止内泄漏和外泄漏的关键。C(Gd)1355-1.44在叶轮与隔板之间采用迷宫密封，齿片为铝制或不锈钢制，齿顶间隙为0.3-0.5mm。轴端密封根据气体性质选择：对于无毒、非易燃气体，常用迷宫密封；对于有毒或贵重气体，采用碳环密封。碳环密封由多个碳环组成，依靠弹簧力抱紧轴颈，密封效果好，允许少量磨损而不失效。在输送含粉尘气体时，还可注入洁净氮气或空气形成气幕密封，防止粉尘进入密封面。

油封：采用氟橡胶或聚四氟乙烯材质的骨架油封，耐温-20℃至200℃，耐介质性能好。安装时注意唇口方向朝向箱体内侧，弹簧松紧适度。

四、风机维修与维护要点

4.1 日常维护与监测

振动监测：每班记录轴承座振动值，振动速度有效值应不大于4.5mm/s，发现异常及时分析。建议安装在线振动监测系统，实时监控频谱变化。 温度监测：轴承温度不超过75℃，润滑油温不超过65℃。温度突然升高往往是故障前兆，需立即检查润滑系统和轴承状态。 润滑管理：使用ISO VG46或VG68抗氧防锈汽轮机油，首次运行500小时后换油，以后每运行4000-8000小时或每年更换一次。定期检查油质，水分含量应低于0.05%，机械杂质不超过0.01%。 密封检查：定期检查气封和油封泄漏情况，碳环密封允许有微量泄漏（约1-2NL/min），但若泄漏量突然增大，需停机更换密封件。

4.2 常见故障处理

振动超标：可能原因包括转子不平衡、对中不良、轴承损坏、基础松动等。处理步骤：首先检查地脚螺栓和联轴器对中；若未解决，停机检查轴承间隙和磨损；最后考虑转子动平衡校正。现场动平衡时，采用三点试重法，逐步配重至振动达标。

轴承温度高：检查润滑油油位、油压、油质；检查冷却水流量；检查轴承间隙是否过小或过大；检查轴瓦是否有刮伤、裂纹或脱层。巴氏合金脱层面积超过15%时应重新浇铸。

风量风压不足：检查进口过滤器是否堵塞；检查密封间隙是否磨损过大导致内泄漏增加；检查叶轮是否有积垢或腐蚀，特别是输送含尘或腐蚀性气体时，叶轮流道可能结垢导致效率下降。需定期清洗，清洗时禁用尖锐工具刮削叶片表面。

异常噪音：均匀嘶嘶声多为密封泄漏；周期性撞击声可能为转子与静止件摩擦；高频啸叫声可能为喘振先兆。喘振是离心风机危险工况，发生时立即打开旁通阀或降低系统压力，调整运行点远离喘振边界。

4.3 大修周期与内容

C(Gd)1355-1.44风机大修周期一般为连续运行24000-30000小时或3-4年。大修内容包括：

全面解体清洗各部件。检查主轴直线度，跳动量应小于0.02mm。检查叶轮磨损腐蚀情况，叶片厚度减薄超过原厚度30%时应更换。检查更换所有密封件，包括迷宫密封齿片、碳环密封、油封等。检查轴承箱、机壳有无裂纹，必要时进行无损探伤。重新装配后，进行对中调整，联轴器对中要求径向偏差小于0.05mm，角度偏差小于0.02mm/100mm。单机试运行4小时，检测振动、温度、压力、流量等参数。

五、稀土提纯专用风机系列介绍

除C系列外，针对重稀土提纯的不同工艺环节和工况要求，还有多个专用系列可供选择：

“CF(Gd)”型系列专用浮选离心鼓风机：专为浮选工序设计，特别优化了气量调节范围和抗泡沫携带能力。采用宽流量设计，调节比可达1:3，适应浮选生产线启停和产量调整。进气口设有除沫网，防止矿浆泡沫进入风机。

“CJ(Gd)”型系列专用浮选离心鼓风机：紧凑型设计，占地面积小，适用于老厂改造或空间受限的场合。采用集成式润滑系统和箱式基础，安装简便快捷。

“D(Gd)”型系列高速高压多级离心鼓风机：采用齿轮增速箱驱动，转速可达15000-30000r/min，出口压力可达2.0-4.0MPa，适用于需要高压风的浸出或萃取工序。叶轮采用高强度钛合金或沉淀硬化不锈钢，适应高速旋转。

“AI(Gd)”型系列单级悬臂加压风机：结构简单，维护方便，适用于小气量、中低压头的辅助工序，如仪表风供给或局部排风。

“S(Gd)”型系列单级高速双支撑加压风机：采用两端支撑的刚性转子，转速高、体积小，适用于空间紧凑但要求高风压的场合，如气体循环或尾气增压输送。

“AII(Gd)”型系列单级双支撑加压风机：传统双支撑结构，运行稳定可靠，适用于连续运行、负荷稳定的主工艺风机。

六、工业气体输送的特别注意事项

稀土提纯过程中涉及多种工业气体输送，不同气体对风机的选型和运行有不同要求：

空气与富氧空气：最常用介质，需注意空气中可能含有粉尘和水分，进口应设置过滤器和气液分离器。富氧空气（氧浓度>21%）时，需注意材料的氧相容性，避免使用易燃材料，并做好静电接地。

二氧化碳CO₂、氮气N₂、氩气Ar等惰性气体：气体密度大于空气，风机所需功率相应增加，选型时需按实际密度换算。CO₂遇水生成碳酸，对碳钢有腐蚀，宜采用不锈钢材质。

氧气O₂：高浓度氧输送是危险工况，所有过流部件必须采用铜合金或不锈钢（304、316），彻底脱脂清洗，禁油。运行中控制温升，防止局部过热。

氢气H₂：密度小，所需功率较低，但氢气易泄漏、易燃爆。密封必须采用碳环密封或干气密封，电机防爆等级不低于Exd IIB T4。启动前需用氮气置换。

氦气He、氖气Ne等稀有气体：贵重气体，要求泄漏率极低，必须采用多重密封或磁力驱动无密封风机。系统设计要尽量减小死容积。

工业烟气和混合气体：成分复杂，可能含酸性成分（SO₂、NOx）、水蒸气、粉尘等。材质选择根据具体成分确定：一般酸性气体用316L不锈钢；含氟气体用蒙乃尔合金；高温气体（>250℃）需考虑热膨胀和材料高温强度，设置冷却水套或隔热层。入口需设洗涤塔或除尘器，气体含尘量应低于10mg/Nm³。

在输送不同气体时，风机性能会发生变化，需根据气体物性参数重新计算。流量与转速成正比，压力与气体密度和转速平方成正比，功率与气体密度和转速立方成正比。选型时应提供气体的准确组成、温度、压力、湿度等参数，由风机厂家进行性能换算和材料选择。

七、结语

重稀土钆提纯用离心鼓风机作为关键工艺设备，其选型、运行和维护直接关系到生产线的技术经济指标。C(Gd)1355-1.44型多级离心鼓风机是经过多年实践验证的成熟产品，通过合理选择配套系列、严格执行维护规程、针对不同气体特性采取相应措施，可以确保风机在重稀土提纯复杂工况下长期稳定运行。随着稀土行业向精细化、绿色化方向发展，对风机的效率、可靠性和适应性提出了更高要求，未来风机技术将朝着智能化监测、高效化设计、材料多元化等方向持续发展，为重稀土产业的升级提供坚实装备支撑。

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