轻稀土钷(Pm)提纯专用离心鼓风机技术详解

作者：王军（139-7298-9387）

关键词：轻稀土钷提纯风机、D(Pm)788-1.47离心鼓风机、风机配件与维修、工业气体输送、轴瓦与碳环密封

引言

稀土元素作为现代高新技术产业不可或缺的战略资源，其提纯工艺的效率和稳定性至关重要。轻稀土钷（Promethium， Pm）的分离与提纯，因其特殊的放射性与化学性质，对工艺装备提出了极为严苛的要求。在湿法冶金流程中，离心鼓风机是提供关键氧化、搅拌、流态化及气力输送动力的核心设备，其性能直接影响到产品的纯度、回收率及生产安全。本文将围绕稀土矿提纯工艺，系统阐述离心鼓风机的基础知识，并以D(Pm)788-1.47型高速高压多级离心鼓风机为核心，深入剖析其技术特点、关键配件构成、维护修理要点，并对适用于各类工业气体输送的风机选型进行综合说明。

第一章 稀土提纯工艺与离心鼓风机概述

在稀土萃取分离生产线中，鼓风机主要承担两大职能：一是为氧化焙烧、气流干燥等工序提供稳定、洁净且特定压力的空气或氧气；二是在某些浮选或气动输送环节，输送特定的工艺气体。工艺流程对风机的核心要求在于：高可靠性、压力流量精准可调、良好的密封性以杜绝泄漏（尤其对有毒有害或稀有气体）、以及材质对特定介质的耐腐蚀性。

离心鼓风机的工作原理基于叶轮旋转产生的离心力。气体从轴向进入高速旋转的叶轮，在离心力作用下被加速并改变流向，从叶轮外周甩出，进入扩压器。在扩压器中，气体的部分动能转化为静压能，从而实现气体的加压输送。其产生的压力（压头）与叶轮圆周速度的平方成正比，流量则与叶轮的结构尺寸和转速相关。

为满足不同工艺阶段对流量和压力的多样化需求，发展出了多种系列化的专用风机，例如：

C(Pm)型系列多级离心鼓风机：适用于中压、大流量场景，结构稳固，常用于系统主供风。

CF(Pm)与CJ(Pm)型系列专用浮选离心鼓风机：专为浮选槽充气设计，强调流量稳定性和微气泡生成特性。

AI(Pm)型系列单级悬臂加压风机：结构紧凑，适用于中低压、小流量补充或局部加压。

S(Pm)与AII(Pm)型系列单级高速双支撑加压风机：转子动力学性能好，适用于更高转速和压力，运行平稳。

D(Pm)型系列高速高压多级离心鼓风机：本文重点，通过多级叶轮串联，逐级提升气体压力，是钷提纯工艺中高压氧化、深度干燥及长距离气力输送等关键环节的首选装备。

第二章 D(Pm)788-1.47型高速高压多级离心鼓风机深度解析

2.1 型号释义与技术参数
型号“D(Pm)788-1.47”承载了该设备的核心性能指标：

“D(Pm)”：标识此为D系列，专为轻稀土钷（Pm）提纯工艺设计的高速高压多级离心鼓风机。括号内的(Pm)强调了其应用场景的特殊性，意味着在材料选择、密封设计和制造标准上均考虑了稀土化工厂的工况。

“788”：表示风机在标准进气状态下的额定流量为每分钟788立方米。这是选型的首要参数，需根据工艺计算精确匹配。

“-1.47”：表示风机出口的绝对压力为1.47个大气压（即表压约为0.47公斤力每平方厘米）。此压力值是根据钷提纯流程中特定反应器或输送管路的阻力，通过系统计算确定。若型号中无“/”及后续数字，则默认进口压力为1个标准大气压。

该型号风机通常设计转速较高（可达每分钟数千至上万转），通过2至4级叶轮的串联，将气体逐级压缩至所需压力，其性能曲线表现为流量-压力特性较陡，适用于要求压力较高但流量变化范围相对较小的工况。

2.2 关键部件与配件详解
D(Pm)系列风机的长期稳定运行，依赖于其精密设计和制造的核心配件：

风机主轴：作为整个转子系统的核心承力与传动部件，通常采用高强度合金钢（如40CrNiMoA）整体锻制，并经过调质处理和精密磨削。它必须具备极高的刚性、疲劳强度和良好的动平衡特性，以承受高速旋转产生的巨大离心力及交变应力。

风机转子总成：这是风机的“心脏”，由主轴、多级叶轮、平衡盘、联轴器部件等组装而成。每个叶轮都需经过严格的动平衡校正，通常要求达到G2.5或更高精度等级，以将振动降至最低。转子总成的装配精度直接决定风机的振动、噪音和效率。

风机轴承与轴瓦：对于D系列高速风机，滑动轴承（轴瓦）因其承载能力强、阻尼性能优异、适于高速运行而被广泛应用。轴瓦常采用巴氏合金（锡基或铅基）作为衬层，该材料具有良好的嵌入性和顺应性，能在油膜润滑下有效保护轴颈。轴承箱的设计需确保润滑油路的畅通，形成稳定的动压油膜。

密封系统：这是保障风机安全、防止介质泄漏或污染的关键，尤其在输送特殊工业气体时。

气封与油封：在级间和轴端，常采用迷宫密封作为气封，利用多道齿隙形成节流效应，减少内部气体泄漏。油封则用于轴承箱两端，防止润滑油外泄。

碳环密封：在输送氢气、氦气等渗透性强或氧气等禁油介质时，机械密封或干气密封成本过高，碳环密封成为理想选择。它由多个预紧的碳石墨环组成，在弹簧作用下与轴套保持微间隙或轻度接触，具有良好的自润滑性、耐热性和化学稳定性，能实现几乎零泄漏的密封效果，在D(Pm)系列风机中对于保障工艺气体纯度和工厂安全至关重要。

轴承箱：作为转子系统的支撑座，内部包含轴瓦、油槽、测温测振探头安装孔等，其结构的刚性和散热性直接影响轴承的运行温度与寿命。

第三章 风机维护、常见故障与修理

对D(Pm)788-1.47这类高精密设备，预防性维护和精准修理是保障其生命周期的基础。

3.1 日常维护与监测

振动与温度监测：每日监测轴承箱振动值（速度或位移）及轴承温度。振动超标通常是转子不平衡、对中不良或轴承磨损的早期征兆；温度骤升则可能预示润滑不良或冷却故障。

润滑油系统维护：定期检查润滑油油位、油质（通过化验监测粘度、水分、金属颗粒含量），按时更换润滑油和滤芯。清洁的润滑油是滑动轴承的生命线。

密封系统检查：观察气封、油封及碳环密封处有无明显泄漏。对于碳环密封，需关注其磨损指示器（如有）或定期检查磨损量。

3.2 常见故障分析与修理

振动过大：

原因：转子结垢导致动平衡破坏；叶轮磨损或腐蚀；联轴器对中偏移；基础松动；轴承（轴瓦）磨损间隙过大。

修理：停车后，首先检查对中情况并重新校正。若无效，需吊出转子总成，进行专业的动平衡校正。检查轴瓦间隙，若超过设计值的1.5倍，需刮研或更换新轴瓦。

轴承温度高：

原因：润滑油量不足、油质劣化、油路堵塞；冷却水系统故障；轴瓦刮研不良，接触点不符合要求；轴承负荷过大。

修理：排查油路和冷却系统。检查轴瓦，若巴氏合金层出现裂纹、剥落或严重磨损，必须按工艺标准重新浇铸并刮研，确保接触面积和顶隙、侧隙符合图纸要求。

出力不足（压力或流量下降）：

原因：进口过滤器堵塞；密封间隙（特别是级间密封和碳环密封）因磨损过大，导致内泄漏严重；转速未达到额定值；工艺管路阻力变化。

修理：清洗过滤器。测量各级密封间隙，对严重超差的迷宫密封齿或碳环密封组件进行更换。碳环属于易损件，需按检修周期预备备件。

异响：

原因：转子与静止件发生摩擦（如密封碰磨）；轴承损坏；喘振现象发生。

修理：立即检查，若内部摩擦，需解体查明摩擦点并调整间隙。喘振需通过调整运行工况点至稳定区来避免。

3.3 大修要点
风机每运行一定周期（如2-3年或根据状态监测结果）需进行解体大修。内容包括：全面检查清洗所有部件；无损探伤检查主轴和叶轮；彻底检查并修复或更换所有密封元件；轴承箱彻底清理，轴瓦根据情况修复或更换；转子整体动平衡校验；机组重新对中。大修后应进行机械运转试验和性能测试。

第四章 输送各类工业气体的风机选型与适配

稀土提纯流程中，除空气外，还可能涉及多种特种工业气体的输送。风机选型需进行针对性调整：

气体性质考量：

密度：气体密度直接影响风机所需功率。例如输送氢气（H₂）时，因其密度远小于空气，在相同压比和流量下，所需功率大幅降低，但叶轮设计需考虑更高的转速能力；而输送氩气（Ar）时则相反。

腐蚀性与毒性：输送二氧化碳（CO₂，湿气存在时具弱酸性）、工业烟气（含硫化物等）时，过流部件（叶轮、机壳）需采用不锈钢（如304、316）或更高等级耐蚀材料。密封系统必须绝对可靠，防止有毒气体（如CO）泄漏。

危险性：输送氧气（O₂）时，风机必须彻底禁油，所有与氧气接触的部件需进行严格的脱脂处理，并采用铜基合金等不易产生火花的材料，同时配用碳环密封或干气密封。输送氢气时，重点防范泄漏和静电。

稀有气体：输送氦气（He）、氖气（Ne）等稀有气体，因其价值高昂，对密封性的要求达到极致，优先选用配备先进碳环密封或磁力密封的无泄漏型风机。

系列风机适配建议：

空气、无毒混合工业气体：C(Pm)、D(Pm)、AII(Pm)等系列均可根据压力流量需求选用，是常规选择。

氧气（O₂）：必须选用禁油设计的特殊型号，通常在标准型号后加特殊代号，如“D(Pm)788-1.47-JY”（禁油），轴承采用特殊润滑脂或独立润滑系统，密封优先采用碳环密封。

氢气（H₂）、氦气（He）：推荐选用S(Pm)型单级高速或D(Pm)型多级风机，但必须强化壳体防爆设计，并标配高性能碳环密封组，电机需防爆型。

腐蚀性工业烟气：推荐过流部件采用特种不锈钢或喷涂防腐涂层的C(Pm)或CF(Pm)系列，并考虑必要的保温或冲洗措施，防止结露加剧腐蚀。

结论

轻稀土钷的提纯是一项精密的化学工程，作为其“肺”与“动脉”的离心鼓风机，其选型、运行与维护的每一个细节都至关重要。D(Pm)788-1.47型高速高压多级离心鼓风机以其特有的多级加压能力，成为高压工艺环节的可靠支柱。深刻理解其型号含义、精通以转子总成、轴瓦、碳环密封为核心的关键配件技术，并建立科学的预防性维护与精准修理体系，是保障风机长周期稳定运行的基础。同时，面对空气、氧气、氢气、腐蚀性烟气等纷繁复杂的输送介质，必须严格遵循气体特性进行风机的系列化选型与针对性改造，尤其将密封安全与材料兼容性置于首位。唯有将设备知识与工艺需求深度融合，才能让风机技术在提升稀土资源综合利用效率、保障国家战略资源安全的道路上发挥出最大的效能。