重稀土镝(Dy)提纯风机技术解析：以D(Dy)1819-2.28型离心鼓风机为核心

作者：王军（139-7298-9387）

关键词：重稀土提纯 镝(Dy) 离心鼓风机 D(Dy)1819-2.28 风机配件 风机修理 工业气体输送 多级离心风机

一、稀土矿提纯与离心鼓风机技术概述

在重稀土（钇组稀土）分离提纯工艺中，离心鼓风机作为关键动力设备，承担着气体输送、浮选曝气、物料输送等重要功能。特别是镝(Dy)的提取工艺，对风机的压力稳定性、气体洁净度和运行效率有着极为严格的要求。重稀土矿通常采用浮选-萃取-电解的联合工艺，其中浮选阶段需要风机提供稳定气流形成气泡，萃取和电解阶段则需要输送特定工业气体。离心鼓风机凭借其流量范围广、压力稳定、维护相对简便等优势，在这一领域得到广泛应用。

我国稀土提纯行业经过数十年发展，已形成专门针对稀土工艺特点的风机系列。根据重稀土提纯不同工段的需求，主要风机类型包括："C(Dy)"型系列多级离心鼓风机，"CF(Dy)"型系列专用浮选离心鼓风机，"CJ(Dy)"型系列专用浮选离心鼓风机，"D(Dy)"型系列高速高压多级离心鼓风机，"AI(Dy)"型系列单级悬臂加压风机，"S(Dy)"型系列单级高速双支撑加压风机，"AII(Dy)"型系列单级双支撑加压风机等。这些风机可输送的气体介质涵盖：空气、工业烟气、二氧化碳CO₂、氮气N₂、氧气O₂、氦气He、氖气Ne、氩气Ar、氢气H₂以及混合无毒工业气体。

二、D(Dy)1819-2.28型高速高压多级离心鼓风机详解

2.1 型号命名规则与技术参数解读

在稀土提纯风机命名体系中，"D(Dy)1819-2.28"这一完整型号蕴含了丰富技术信息：

"D"代表高速高压多级离心鼓风机系列，专门为重稀土提纯的高压工艺环节设计；
"(Dy)"明确标注该风机优化用于镝元素的提纯工艺，在材料选择、密封设计和防腐蚀处理上有特殊考量；
"1819"表示风机设计流量为每分钟1819立方米，这是根据镝提纯工艺中气体循环量精确计算得出的参数；
"-2.28"表示风机出口压力为2.28个大气压（表压），入口压力默认为1个大气压（因为没有"/"分隔符和入口压力值）。

作为对比，参考型号"D(Dy)300-1.8"表示：同系列风机，流量为每分钟300立方米，出口压力1.8个大气压。D(Dy)1819-2.28的流量更大、压力更高，适用于规模更大或工艺要求更苛刻的镝提纯生产线。

2.2 设计特点与工艺适配性

D(Dy)1819-2.28型风机针对重稀土镝提纯的特殊工况进行了多项优化设计：

气体适应性：镝提纯过程可能涉及多种气体介质，包括用于保护性气氛的氮气、氩气，以及工艺过程中产生的混合气体。该风机叶轮和流道采用耐腐蚀合金材料，可适应多种气体介质。

压力稳定性：2.28个大气压的出口压力经过精确计算，能够满足镝提纯高压浮选和气体输送的需求。多级叶轮设计确保在较宽流量范围内压力波动小于百分之二，这对维持浮选气泡均匀性和萃取效率至关重要。

防污染设计：重稀土提纯对设备洁净度要求极高，微量铁质污染都会影响产品纯度。风机内部采用特殊涂层处理，避免金属离子进入工艺流程。

能效优化：结合稀土生产连续运行的特点，该型号风机在百分之七十至百分之一百一十额定流量范围内保持高效运行，降低长期运行能耗。

三、D(Dy)1819-2.28型风机核心配件技术解析

3.1 风机主轴系统

主轴是离心鼓风机的核心传动部件，D(Dy)1819-2.28采用高强度合金钢整体锻制，经过调质处理和精密加工。主轴设计充分考虑了高速旋转下的临界转速问题，工作转速远离第一、第二临界转速，避免共振。主轴与叶轮的配合采用过盈配合加键连接的双重固定方式，确保在启停频繁的工况下不会松动。表面硬度经过特殊处理，提高耐磨性，在轴承位置的表面粗糙度达到Ra0.4以下。

3.2 风机轴承与轴瓦

该型号风机采用滑动轴承（轴瓦）支撑系统，相比滚动轴承更适合高速重载工况。轴瓦材料为巴氏合金（锡锑铜合金），具有良好的嵌入性和顺应性，能够承受瞬间冲击载荷。轴瓦与主轴之间的间隙经过精确计算，通常控制在主轴直径的千分之一点五至千分之二之间，确保形成稳定的油膜。每块轴瓦都配备温度传感器，实时监控轴承温度，预防烧瓦事故。

3.3 风机转子总成

转子总成包括主轴、多级叶轮、平衡盘、推力盘等组件。D(Dy)1819-2.28采用八级叶轮串联设计，每级叶轮后设有导流器，将动能高效转换为压力能。叶轮采用后弯式叶片设计，效率高且性能曲线平稳。每个叶轮都经过动平衡校正，整体转子组装后再次进行高速动平衡，确保剩余不平衡量低于G2.5级标准。转子总成的轴向力通过平衡盘和推力轴承联合控制，将残余轴向力降至最小。

3.4 密封系统

气封系统：级间和轴端采用迷宫密封，通过一系列节流间隙降低气体泄漏。密封齿片采用可更换设计，磨损后可单独更换，降低维护成本。

油封系统：防止润滑油外泄和外部杂质进入轴承箱，采用复合式密封结构，包括甩油环、骨架油封和迷宫密封的组合。

碳环密封：在输送特殊气体（如氢气、氦气等小分子气体）时，可选用碳环密封作为选项。碳环密封依靠弹簧力使碳环与轴套保持贴合，实现几乎零泄漏，特别适合贵重或有毒气体的密封。

3.5 轴承箱与润滑系统

轴承箱为整体铸铁结构，具有足够的刚度和减振性能。润滑系统采用强制循环油润滑，包括主油泵、辅助油泵、油冷却器、双联滤油器等组件。油压、油温、油位均设有监控和保护装置，确保轴承在任何工况下都能得到充分润滑。

四、D(Dy)1819-2.28型风机的维护与修理要点

4.1 日常维护规范

运行监控：每日记录风机振动值、轴承温度、进出口压力、流量等参数，建立趋势图，提前发现异常。特别注意振动值的变化，这是转子状态最敏感的指标。

润滑管理：定期检测润滑油品质，每三个月取样化验一次，监测粘度、水分、酸值和金属磨损颗粒。根据化验结果确定换油周期，通常不超过8000运行小时。

密封检查：定期检查各密封点泄漏情况，迷宫密封的径向间隙应每月检查一次，超过设计值一点五倍时应计划更换。

4.2 定期检修内容

小修（每运行4000-6000小时）：检查并清洗润滑系统，更换滤芯；检查联轴器对中情况；检查地脚螺栓紧固状态；清理风机进口滤网。

中修（每运行24000-30000小时）：包括小修全部内容；检查轴承间隙，必要时更换轴瓦；检查密封磨损情况；检查叶轮积垢情况并清洁；校验所有仪表传感器。

大修（每运行48000-60000小时或根据状态监测结果）：全面解体风机，检查所有部件；测量主轴直线度、跳动量；检查叶轮叶片磨损、腐蚀情况，必要时修复或更换；检查机壳流道腐蚀情况；更换所有密封件和易损件；大修后重新进行动平衡和对中校准。

4.3 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、轴承磨损、松动等。处理步骤：首先检查地脚螺栓和联轴器对中；如未解决，停机检查轴承间隙；仍无法解决需检查转子平衡状态。

轴承温度高：可能原因包括润滑油不足或变质、冷却不良、轴承间隙不当、负载过大等。处理步骤：检查油压油位和冷却水系统；取样化验润滑油；检查轴承间隙和接触面积。

性能下降：流量或压力达不到设计值，可能原因包括密封间隙过大、叶轮磨损、进口滤网堵塞等。处理步骤：检查性能曲线变化趋势；检查密封间隙；检查叶轮和流道状况。

异响：根据声音特征判断，清脆金属声可能为转动件摩擦，沉闷声可能为轴承问题，气流啸叫声可能为密封失效。需停机排查声源位置。

五、重稀土提纯工艺中工业气体输送的特殊考量

5.1 不同气体介质的输送要点

空气：最常见的输送介质，注意过滤净化，避免灰尘进入风机和工艺系统。空气中水分可能凝结，需注意排水设计。

氮气(N₂)和氩气(Ar)：惰性保护气体，纯度要求高（通常99.99%以上），密封性能是关键，防止空气渗入污染气体。碳环密封或干气密封是优选方案。

氢气(H₂)：密度小、易泄漏、易燃易爆，风机设计需特别注意：加强密封；防止静电积聚；电机和电气设备防爆设计；设置氢气泄漏检测。

氧气(O₂)：强氧化性，与油脂接触可能引发火灾。氧气风机必须彻底脱脂，使用专用氧气相容润滑剂，严禁使用矿物润滑油。

二氧化碳(CO₂)：可能含有水分形成碳酸，腐蚀部件。材料需耐酸腐蚀，注意排水和干燥。

氦气(He)和氖气(Ne)：贵重稀有气体，几乎零泄漏要求，通常需要特种密封系统，如磁流体密封或双重干气密封。

5.2 气体特性对风机设计的影响

气体密度影响：风机压力和功率与气体密度成正比。输送氢气时，相同转速下压力只有空气的约十四分之一，可能需要更高转速或更多级数。

绝热指数影响：影响压缩过程中的温升计算，公式为排气温度等于进气温度乘以压力比的(绝热指数减一)除以绝热指数次方。不同气体的绝热指数不同，温升计算需相应调整。

腐蚀性考虑：工艺气体可能含有酸性成分或水分，叶轮和机壳材料需相应选择，如不锈钢、钛合金或特殊涂层。

安全性设计：易燃易爆气体需防爆设计；有毒气体需加强密封和泄漏监测；高温气体需考虑材料耐温和冷却措施。

六、重稀土提纯不同工段的风机选型建议

6.1 浮选工段

镝矿石初步富集通常采用浮选工艺，需要大量微细气泡。"CF(Dy)"和"CJ(Dy)"系列专用浮选离心鼓风机针对此工况优化，具有以下特点：压力稳定，确保气泡大小均匀；流量可调范围宽，适应不同矿石处理量；耐磨损设计，应对矿浆可能进入的工况。

6.2 萃取分离工段

重稀土分离采用溶剂萃取技术，需要保持特定气氛防止氧化。"AI(Dy)"单级悬臂加压风机常用于向萃取槽提供保护性气体（如氮气），特点是结构紧凑、密封性好、易于维护。

6.3 高温还原与电解工段

金属镝制备通过高温还原或熔盐电解完成，需要输送惰性气体或特殊工艺气体。"D(Dy)"系列高速高压多级离心鼓风机（如本文详述的D(Dy)1819-2.28）适用于此高压高要求环节，提供稳定高压气流。

6.4 尾气处理系统

稀土提纯产生一定废气，需处理达标排放。"C(Dy)"系列多级离心鼓风机可用于废气输送至处理装置，具有耐腐蚀和防堵塞设计。

七、未来发展趋势与技术展望

随着重稀土提纯技术向精细化、绿色化方向发展，离心鼓风机技术也相应演进：

智能化控制：通过变频调速、智能喘振控制、预测性维护系统，实现风机与工艺的精准匹配，节能百分之十五至百分之三十。

新材料应用：碳纤维复合材料叶轮、陶瓷涂层流道、高性能聚合物密封等新材料的应用，提高耐腐蚀性、减轻重量、延长寿命。

零泄漏技术：磁悬浮轴承、干气密封等技术的普及，实现真正零泄漏，特别适合贵重气体和有毒气体输送。

能效提升：通过计算流体力学优化流道设计，三元流叶轮、高效导流器的应用，使风机效率突破百分之八十五大关。

模块化设计：针对不同规模稀土生产线，提供标准化模块组合，缩短交货周期，降低备件库存。

八、结语

重稀土镝提纯用离心鼓风机是连接整个生产工艺的气动脉搏，其性能直接影响产品纯度、回收率和生产成本。D(Dy)1819-2.28型高速高压多级离心鼓风机作为该领域的典型代表，体现了专用化、高效率、高可靠性的设计理念。深入理解其结构原理、维护要点和工艺适配性，对保障稀土生产线稳定运行、提升我国重稀土产业竞争力具有重要意义。随着技术进步和工艺革新，离心鼓风机必将在重稀土提纯领域发挥更加关键的作用，为战略性资源的高效利用提供坚实保障。