重稀土铽(Tb)提纯专用离心鼓风机技术详述

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重稀土铽(Tb)提纯专用离心鼓风机技术详述

作者：王军（139-7298-9387）
关键词：重稀土提纯，铽(Tb)，D(Tb)1691-2.90型离心鼓风机，风机配件，风机修理，工业气体输送，多级离心鼓风机

引言

在重稀土，尤其是钇组稀土元素如铽(Tb)的湿法冶金提纯工艺中，气体的精确输送与加压是关键环节。从焙烧尾气的处理、萃取车间的空气搅拌到高压气浮选等工序，均需要性能稳定、参数精确的离心鼓风机作为核心动力源。针对铽提纯工艺中高压、小流量及介质多变的特殊工况，我公司开发了“D(Tb)”型系列高速高压多级离心鼓风机。本文将深入剖析该系列中的典型型号D(Tb)1691-2.90，并系统阐述其配件构成、维护修理要点，以及其在输送各类工业气体中的应用技术。

第一章：重稀土铽(Tb)提纯工艺对风机的核心要求

铽(Tb)的分离与提纯，常采用溶剂萃取、离子交换或高压浮选等精细化工方法。这些工艺对鼓风机提出了严苛要求：

高压力稳定性：为确保萃取塔内两相充分混合或浮选槽内微气泡均匀生成，要求风机出口压力高度稳定，波动范围极小。

介质适应性：流程中可能涉及多种气体介质，如用于惰性保护的氮气(N₂)、用于氧化反应的氧气(O₂)，或工艺自身产生的二氧化碳(CO₂)、烟气等。风机需具备良好的气体兼容性。

耐腐蚀与密封性：某些工艺气体会带有酸性或腐蚀性成分，风机过流部件及密封系统必须具备相应的防护能力，防止气体泄漏污染环境或影响产品纯度。

可调节性：需根据生产负荷变化，灵活调节风量风压，以实现节能与工艺优化。

第二章：D(Tb)1691-2.90型高速高压多级离心鼓风机详解

“D(Tb)”系列是针对重稀土高压气源需求设计的拳头产品，型号D(Tb)1691-2.90是其典型代表。

型号解读：

“D”：代表D系列高速高压多级离心鼓风机。其结构特点是采用多级叶轮串联，通过齿轮箱增速，在紧凑的尺寸下实现单机高压力输出。

“(Tb)”：表明该型号为铽提纯工艺专用优化设计，在材料选择、间隙控制、防腐处理等方面进行了特殊配置。

“1691”：表示风机在标准进气状态（进口压力为1个标准大气压，温度20℃，相对湿度50%）下的额定容积流量，为每分钟1691立方米。此流量是经过与跳汰机、浮选柱等后端设备多次匹配试验后确定的黄金参数，能最大化铽精矿的回收率与品位。

“-2.90”：表示风机设计出口表压为2.90个大气压（绝压约为3.90 ata）。值得注意的是，型号中未使用“/”符号，这遵循了命名规则：当进风口压力为1个标准大气压时，无需特别标注。因此，该风机的工作条件是：从标准大气压下吸气，压缩后排出压力升高2.90个大气压。

核心技术特征：

多级压缩与级间冷却：通过多个精密叶轮逐级压缩气体，级间设置高效冷却器，有效控制气体温升，接近等温压缩，提升效率并保护风机内部构件。

高速齿轮传动：采用高精度渐开线齿轮箱，将电机转速提升至工作转速（通常可达上万转/分钟），这是实现单机高压的关键。

刚性转子设计：转子经过严格的动平衡校正（精度达到G2.5级），工作转速远低于一阶临界转速，确保在高压工况下运行平稳，振动值极低。

第三章：风机核心配件功能与选材说明

一台高性能的D(Tb)型风机，离不开每一个关键配件的精准协作。

风机主轴：作为转子的核心承载件，采用高强度合金钢（如42CrMo）整体锻制，经调质处理和精密磨削，具有极高的抗扭、抗弯强度及疲劳寿命。其径向跳动公差严格控制在微米级。

风机转子总成：由主轴、多级叶轮、平衡盘、推力盘等组件构成。叶轮采用抗腐蚀性能优异的马氏体不锈钢或双相不锈钢整体铣制或焊接而成，流道光滑，气动效率高。每级叶轮装配后，整个转子总成需进行高速动平衡测试。

风机轴承与轴瓦：高速多级风机常采用滑动轴承（轴瓦）。轴瓦材料多为锡基巴氏合金，具有良好的嵌入性、顺应性和抗胶合能力，能有效阻尼转子振动。润滑油系统为轴承提供稳定的压力油膜，确保转子稳定悬浮旋转。

密封系统：这是防止介质泄漏、保证工艺安全与纯度的重中之重。

气封与油封：在机壳两端，采用迷宫密封与碳环密封的组合。迷宫密封利用多道迂回缝隙耗减压差；碳环密封则由多段浸渍树脂的特殊石墨环组成，具有自润滑、耐高温、微变形补偿能力，能实现极低泄漏量的动态密封。

轴承箱密封：防止润滑油外泄，通常采用骨架油封或机械密封。

轴承箱：是容纳支撑轴承、推力轴承及润滑油的独立壳体。要求刚性好，散热优良，并与齿轮箱、机壳的对中精度要求极高。

第四章：风机常见故障诊断与修理要点

针对D(Tb)系列风机在重稀土提纯现场的运行维护，需建立预防性维修体系。

振动值升高：

原因：最常见为转子结垢（工艺气体中的结晶物或杂质附着）、动平衡破坏、对中不良、轴承（轴瓦）磨损或油膜失稳。

修理：停机后，首先检查对中情况。若确认转子结垢，需进行化学清洗或机械清理，之后必须重新进行转子动平衡校正。轴瓦磨损超过厚度三分之一或有脱层、裂纹时必须更换。

出口压力或流量下降：

原因：密封间隙（尤其是碳环密封）因长期磨损而增大，内泄漏量增加；或进口过滤器堵塞，进气不足。

修理：测量并调整密封间隙至设计值，更换磨损过度的碳环。定期清洁或更换进气过滤器滤芯。

轴承温度异常升高：

原因：润滑油品质劣化、油路堵塞、冷却器效率下降、轴承负载异常（如对中不良导致附加力）。

修理：检查润滑油质，必要时更换。清洗油路和油冷却器。复核机组对中数据。检查轴瓦接触面是否符合要求。

气体泄漏：

原因：静密封点（如法兰、端盖）垫片老化，或动密封（碳环密封）失效。

修理：更换所有老化的静密封垫片。检查碳环密封的磨损和完整性，确保弹簧预紧力合适，成组更换碳环组件。

修理后的试车至关重要：必须遵循“低速暖机-逐步升速-满载测试”的步骤，密切监控振动、温度、压力等参数，确保各项指标达标后方可正式投入生产。

第五章：输送各类工业气体的风机选型与应用扩展

除了为铽提纯量身定制的D(Tb)系列，我公司风机产品谱系全面覆盖重稀土冶炼各环节的气体输送需求，且均针对铽工艺推出专用“(Tb)”型号。

针对不同气体的选型逻辑：

空气、无毒混合工业气体：可广泛选用“C”型系列多级离心鼓风机、“AI(Tb)”型单级悬臂加压风机等，性价比高。

易燃易爆气体（如氢气H₂）：必须选用防爆电机，并优先采用“S(Tb)”型单级高速双支撑或“AII(Tb)”型单级双支撑加压风机。这类风机通常采用干气密封等更高级的密封形式，且外壳设计有更强的防爆卸压能力。所有静电接地必须可靠。

高纯度、贵重惰性气体（如氦He、氖Ne、氩Ar）：对密封要求极高，首选采用磁力传动或具备高性能碳环密封组、氮气隔离系统的“CF(Tb)”或“CJ(Tb)”型浮选专用风机，最大限度减少气体漏损。

腐蚀性、含尘烟气：过流部件需升级为更高级别的耐蚀材料（如哈氏合金涂层），并可能在进口前增设高效过滤或洗涤装置。可选用经过特殊处理的“C”型或“D(Tb)”型风机。

关键计算与考量：

气体性质换算：风机的标定参数基于空气。输送其他气体时，流量基本保持不变（容积式特性），但压力、功率会发生显著变化。需根据实际气体的密度、绝热指数等，运用风机相似定律进行重新计算。例如，输送密度大于空气的二氧化碳时，在相同转速和流量下，出口压力会成比例增加，所需轴功率也随之增大。

密封系统特殊设计：对于氧气，需禁油，采用不锈钢迷宫密封配合特殊材质的干气密封；对于氮气、氩气等，可采用氮气吹扫的迷宫密封+碳环密封组合，确保工艺气体零污染。

结论

在重稀土铽(Tb)的战略资源提纯领域，离心鼓风机已从单纯的动力设备，演变为直接影响回收率、产品纯度与生产成本的核心工艺装备。D(Tb)1691-2.90型高速高压多级离心鼓风机作为该领域的专业利器，其卓越性能源于对流量、压力的精准匹配，以及针对苛刻工况的稳健设计。深刻理解其型号内涵、核心配件原理与维护修理要点，并掌握针对不同工业气体的科学选型与适配技术，是保障稀土生产线连续、高效、安全运行的根本。作为风机技术从业者，我们应持续推动风机技术与稀土工艺的深度融合，为实现我国战略资源自主可控贡献力量。

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