轻稀土提纯风机:稀土矿（铈组）镨提纯专用离心鼓风机S(Pr)2106-1.35技术详解

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轻稀土提纯风机:稀土矿（铈组）镨提纯专用离心鼓风机S(Pr)2106-1.35技术详解

作者：王军（139-7298-9387）
关键词：轻稀土提纯、镨分离、离心鼓风机、S(Pr)2106-1.35、风机配件、风机维修、工业气体输送

一、轻稀土提纯工艺与风机需求概述

轻稀土（铈组稀土）主要包括镧、铈、镨、钕等元素，其提纯过程常涉及萃取、浮选、焙烧、气体输送等环节。其中，镨（Pr）的分离对气体输送设备的稳定性、耐腐蚀性和压力精度要求极高。离心鼓风机作为核心动力设备，负责提供稳定气流，用于物料输送、反应气体注入或烟气处理。针对镨提纯工艺，风机需具备以下特性：

耐腐蚀性：稀土冶炼过程中常产生含氟、氯、硫的腐蚀性气体； 压力稳定性：提纯反应对气体压力波动敏感，需保持出口压力误差≤1%； 气体兼容性：需适配氢气、氮气、工业烟气等多种介质。

以型号S(Pr)2106-1.35为例，该风机专为镨提纯工段设计，其命名规则解析如下：

“S”：代表单级高速双支撑加压风机系列； “Pr”：指向镨元素提纯专用型； “2106”：表示额定流量为每分钟2106立方米； “-1.35”：代表出口压力为1.35个大气压（标准进气压力为1个大气压）。

二、S(Pr)2106-1.35风机核心技术解析

1. 结构设计与工况适配

S系列采用单级高速双支撑结构，主轴两端由独立轴承箱支撑，适用于高转速（通常≥8000转/分钟）场景。双支撑设计能有效降低主轴挠度，确保转子在高温或压力突变时保持动态平衡。针对镨提纯中可能出现的氢气输送，叶轮采用316L不锈钢镀镍处理，防止氢脆现象。

2. 气动性能与提纯工艺匹配

镨分离过程中，风机需为浮选槽提供恒定气流，气压波动会导致矿物分离效率下降。S(Pr)2106-1.35通过变截面蜗壳设计和后弯式叶轮（出口角≤45°），实现压力-流量特性曲线陡峭化，使工况点波动对出口压力影响最小化。其气动公式可简化为：
风机全压 = 气体密度 × (叶轮出口切向速度平方 - 进口切向速度平方) / 2 + 静压提升量
该型号通过精密计算叶轮直径与转速比，确保在1.35个大气压输出时，效率峰值达82%~85%。

3. 密封系统防泄漏设计

稀土提纯气体常具毒性或爆炸风险（如氢气），密封系统采用三重冗余密封：

碳环密封：主密封件，由浸渍树脂碳环组成，耐腐蚀且自润滑；气封：在碳环外侧注入惰性气体（如氮气），形成正压屏障；油封：轴承箱侧采用聚四氟乙烯唇封，防止润滑油渗入气流。
此设计使泄漏率低于0.1%，满足工业气体安全标准。

三、风机核心配件功能详解

1. 风机主轴与轴瓦

主轴采用42CrMo合金钢调质处理，表面经高频淬火（硬度HRC50-55）。轴瓦为锡青铜基体镶嵌巴氏合金，厚度≤3mm，运行时依靠压力油膜形成流体润滑。在S(Pr)2106-1.35中，轴瓦间隙严格控制在轴径的0.08%~0.12%，过大会引起振动，过小则导致烧瓦。

2. 转子总成动平衡工艺

转子包含叶轮、主轴、平衡盘，组装后需进行G2.5级动平衡（残余不平衡量≤2.5g·mm/kg）。针对镨提纯工艺中可能输送粉尘气体，叶轮叶片增设防积灰凹槽，避免转子质量分布随时间变化。

3. 轴承箱与润滑系统

轴承箱为铸铁铸造，内部油路采用“双路供油+溅油润滑”复合设计。润滑油需定期检测黏度与酸值，若输送酸性气体（如二氧化硫），建议选用合成烷基苯油，其抗氧化性比矿物油提升30%。

四、风机常见故障与维修要点

1. 振动超标处理

振动值若超过ISO 10816-3标准的4.5mm/s，需按以下步骤排查：

检查转子结垢：轻稀土浮选气体会附着氟化钙粉尘，需每季度清洗叶轮； 校正对中误差：电机与风机联轴器对中误差应≤0.05mm； 轴瓦间隙调整：磨损后间隙增大需更换轴瓦，严禁加垫片补偿。

2. 压力不足故障分析

出口压力低于1.35个大气压时，可能原因包括：

密封老化：碳环密封磨损后间隙＞0.3mm，需整体更换； 气体介质变化：若实际输送气体密度低于设计值（如氢气替代空气），需重新计算工况点，必要时调整转速。

3. 轴承温升异常

轴承温度超过75℃时，应检查：

润滑油清洁度：稀土粉尘侵入油路会形成磨粒磨损，需采用磁性过滤器； 冷却水通道堵塞：轴承箱水冷管路需每年酸洗除垢。

五、稀土提纯配套风机系列选型指南

除S系列外，其他型号在镨提纯中各有侧重：

C(Pr)系列多级离心鼓风机：适用于需更高压力（≤3.5个大气压）的萃取塔气体循环； CF(Pr)/CJ(Pr)浮选专用风机：采用抗泡沫设计，防止浮选剂进入壳体； D(Pr)系列高速高压风机：用于稀土焙烧炉的氧气输送，转速可达15000转/分钟； AI(Pr)单级悬臂风机：结构紧凑，适用于空间受限的改造项目； AII(Pr)单级双支撑风机：介于S系列与AI系列之间，兼顾稳定性与经济性。

六、工业气体输送的特殊考量

1. 气体特性适配改造

氢气输送：S(Pr)2106-1.35需将碳环密封更换为干气密封，电机改为防爆型； 氧气输送：所有通流部件需彻底脱脂，禁用橡胶密封件； 工业烟气：壳体内部喷涂铝硅涂层，温度超过180℃时轴承箱需增设水冷夹套。

2. 控制系统优化

镨提纯工艺要求风机与DCS系统联动，建议增设：

喘振预警模块：实时监测流量-压力曲线，当工况点接近喘振线时自动调节放空阀； 气体成分反馈调节：根据出口气体传感器数据，动态调整转速以补偿气体密度变化。

七、展望：智能化在稀土提纯风机的应用

未来轻稀土提纯风机将集成物联网监测，例如在S(Pr)2106-1.35的轴承座部署振动传感器，通过频谱分析预判轴瓦磨损；或利用数字孪生技术模拟不同气体介质下的性能曲线，实现“一键切换”工况。

结语

轻稀土提纯风机的选型、维护与改造需紧密结合工艺特性。以S(Pr)2106-1.35为代表的高效设备，通过针对性设计、精密配件和科学维修，能够保障镨提纯的稳定运行。作为风机技术人员，深入理解气体介质、材料科学与流体动力学的交叉点，是提升稀土冶炼效益的关键。

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