轻稀土钷(Pm)提纯风机基础知识与应用解析:以D(Pm)245-1.74型离心鼓风机为例

作者：王军（139-7298-9387）

关键词：轻稀土钷提纯、离心鼓风机、D(Pm)245-1.74、风机维修、工业气体输送、稀土分离设备

一、轻稀土钷提纯工艺对风机的特殊要求

稀土元素钷（Promethium，Pm）作为轻稀土家族中的放射性成员，其提纯工艺对配套设备提出了极为严苛的要求。钷矿提纯通常涉及焙烧、酸浸、萃取、结晶等多个工序，其中离心鼓风机在气体输送、氧化反应供气、尾气处理等环节扮演关键角色。由于钷的化学活性和放射性特征，提纯过程中的风机必须具备以下特性：卓越的密封性能以防止放射性物质泄漏，优异的耐腐蚀能力以应对酸性气体环境，稳定的压力输出保障反应过程可控，以及特殊的材料兼容性避免污染稀土产品。这些要求直接决定了风机选型、设计和维护的特殊性。

我国稀土工业经过数十年发展，已形成针对不同稀土元素的专用风机系列。针对轻稀土提纯，特别是钷元素分离，主要采用多级离心鼓风机技术，其中D(Pm)系列高速高压多级离心鼓风机因其出色的性能参数和可靠性，成为钷提纯生产线中的核心动力设备。

二、D(Pm)245-1.74型离心鼓风机的技术详解

2.1 型号解读与技术参数

D(Pm)245-1.74型高速高压多级离心鼓风机的型号标识遵循行业标准编码体系：

“D”：代表D系列高速高压多级离心鼓风机，该系列专为高压气体输送设计，采用多级叶轮串联结构，每级叶轮逐级增压，最终达到较高出口压力。

“Pm”：表明此风机为钷（Promethium）提纯工艺专用型号，在材料选择、密封设计和防腐处理方面进行了特殊优化。

“245”：表示风机在标准工况下的额定流量为每分钟245立方米。这一流量参数是根据钷提纯生产线中焙烧炉、反应器等设备的实际气体需求量，经严格计算和配套选型确定的。

“-1.74”：表示风机出口压力为1.74个标准大气压（表压）。该压力值可满足大部分钷矿氧化焙烧和气相传输的工艺要求。按照惯例，型号中若无“/”符号分隔进口压力值，则默认风机进口压力为标准大气压（1个绝对大气压）。

作为对比，同系列中的D(Pm)300-1.8型风机，流量为300立方米/分钟，出口压力1.8个大气压，通常用于规模更大的生产线或压力要求稍高的环节。

2.2 结构特点与工作原理

D(Pm)245-1.74风机采用多级离心式结构，核心工作原理基于动能转化为静压能的经典流体力学原理。气体从轴向进入进口段，经导流器进入第一级叶轮，在高速旋转的叶轮叶片作用下获得动能和压力能；随后气体流入扩压器，速度降低，部分动能转化为压力能；接着气体进入下一级叶轮，再次获得能量。如此逐级叠加，最终在出口处达到所需的压力和流量。

该型号通常包含3-5级叶轮（具体级数根据压力要求确定），每级增压比经过精密计算，确保整机效率最优。针对钷提纯环境，过流部件（如叶轮、机壳、进气室）常采用特种不锈钢（如316L、904L）或钛合金材料，以抵御可能存在的酸性气体腐蚀。转子部件进行严格的动平衡校验，保证在高速运转下的稳定性。

三、风机核心配件系统解析

为确保D(Pm)245-1.74风机在严苛的稀土提纯环境中长期稳定运行，其配件系统均经过特殊设计和选材。

3.1 转子总成

作为风机的“心脏”，转子总成由风机主轴、多级叶轮、平衡盘、推力盘等部件组成。主轴采用高强度合金钢（如42CrMo），经调质处理和精密加工，具有极高的抗扭强度和刚度。叶轮采用后弯式叶片设计，材质为耐蚀特种合金，通过过盈配合或键连接固定在主轴上。每一组装完成的转子都需进行高速动平衡测试，平衡精度达到G2.5级或更高，以最小化振动。

3.2 轴承与润滑系统

该型号风机采用滑动轴承（轴瓦）支撑转子。轴瓦通常为剖分式结构，内衬巴氏合金，具有良好的嵌藏性和顺应性，能承受较高的负载并阻尼振动。推力轴承用于平衡转子剩余的轴向力。轴承箱作为轴承的载体，提供稳定的支撑和精确的对中，内部设有完善的油路，确保润滑油能均匀覆盖轴瓦表面，形成稳定的油膜。针对可能存在的微量放射性粉尘，轴承箱的密封设计尤为关键。

3.3 密封系统

密封的可靠性直接关系到生产安全和环境安全，是钷提纯风机的重中之重。

气封与油封：在轴承箱与机壳之间，设有复杂的迷宫式气封和骨架油封组合系统，防止润滑油向外泄漏，同时阻止工艺气体或粉尘进入轴承箱污染润滑油。

碳环密封：在转子穿过机壳的关键部位，常采用碳环密封。这种密封由多个石墨环组成，具有良好的自润滑性和耐高温性，能在转子微小偏摆时仍保持有效密封，特别适用于防止工艺侧放射性气体的外泄。碳环密封的冷却和吹扫系统也经过专门设计，确保其长期工作性能。

3.4 其他关键配件

包括进口导叶（用于调节流量）、蜗壳式机壳（收集气体并进一步扩压）、润滑油站（提供过滤和冷却后的洁净润滑油）、进出口消音器、柔性管路连接件等，均需满足耐腐蚀、易去污（针对放射性污染）的要求。

四、风机维护、修理与故障处理

在钷提纯生产线上，风机的预防性维护和及时修理至关重要。

4.1 日常维护要点

振动与温度监测：每日记录轴承部位振动值（速度或位移）和温度，异常升高往往是故障前兆。

润滑油管理：定期检查油位、油质，按周期更换润滑油和滤芯。油样可定期送检，通过光谱分析判断内部磨损情况。

密封检查：观察气封、油封和碳环密封处有无可见泄漏，检查密封吹扫气的压力和流量是否正常。

螺栓紧固：定期检查并紧固地脚螺栓和管道连接螺栓，防止因振动导致松动。

4.2 常见故障与修理

振动超标：可能原因包括转子不平衡（需现场动平衡校正）、对中不良（重新激光对中）、轴承磨损（更换轴瓦）、基础松动等。修理时需停机，按步骤排查。

轴承温度高：检查润滑油供应（油压、油温、清洁度）、轴承间隙（是否过小或磨损过大）、冷却系统是否正常。

风量或压力不足：检查滤网是否堵塞、密封间隙是否磨损过大导致内泄漏、叶轮是否有腐蚀或结垢。对于叶轮腐蚀，需根据损坏程度决定修复（如堆焊后重新加工）或更换。

气体泄漏：重点检查碳环密封组件。若碳环磨损超过允许值，必须成组更换。更换时需注意清洁，防止杂质进入密封腔。

4.3 大修流程

风机运行一定周期（通常1-3年，视工况而定）后需进行解体大修。流程包括：停机隔离、断电挂牌；拆除相连管路和附件；顺序拆卸轴承箱、密封组件、机壳上盖；吊出转子总成；全面检查测量所有部件的磨损和间隙（如轴承间隙、密封间隙、叶轮口环间隙）；更换所有易损件（密封件、轴瓦、润滑油）；彻底清洗所有部件；按逆序回装，并严格保证对中精度；最后进行单机试车，测试振动、温度、压力、流量等参数达标后方可重新投用。

五、稀土提纯用风机系列概览与选型

除D(Pm)系列外，针对钷及其他稀土元素提纯的不同工艺段，还有一系列专用风机可供选择，共同构成完整的稀土气体输送解决方案。

C(Pm)型系列多级离心鼓风机：中压、大流量特性，常用于大规模浸出槽或萃取槽的鼓风曝气，提供氧化或搅拌动力。

CF(Pm)与CJ(Pm)型系列专用浮选离心鼓风机：专门为稀土浮选工序设计，其压力-流量曲线与浮选机气泡发生器的需求高度匹配，能提供稳定、细腻的气泡，直接影响浮选效率和精矿品位。

AI(Pm)型系列单级悬臂加压风机：结构紧凑，适用于空间受限的场所或作为辅助增压设备，用于尾气回收系统的气体加压。

S(Pm)型系列单级高速双支撑加压风机与AII(Pm)型系列单级双支撑加压风机：两者均为单级结构，前者转速更高，适合中等流量、较高压力的场合；后者结构更稳健，适用于工况波动稍大的环节。它们可用于稀土焙烧后的烟气输送或保护性气体的循环。

选型时，需首先明确工艺需求：气体介质、所需流量、进出口压力、气体温度。然后根据这些参数在风机性能曲线图上初选型号，再结合厂房布置、电源条件、控制要求等因素最终确定。

六、工业气体输送的安全与适应性考量

稀土提纯过程中，风机输送的气体介质复杂多样，对风机材料和控制提出不同要求。

空气：最常用介质，用于焙烧供氧、气力输送等。需注意空气中可能含有工艺带来的酸性成分。

工业烟气：温度高、可能含尘和腐蚀性成分，风机需考虑耐温、耐磨和防腐设计，入口常设预处理装置。

二氧化碳(CO₂)、氮气(N₂)、氩气(Ar)：常用作保护性气体或吹扫气。这些惰性气体性质稳定，但对密封性要求极高，防止空气渗入影响工艺或造成安全隐患。

氧气(O₂)：强氧化剂，用于强化焙烧。输送氧气的风机其所有与气体接触的部件必须彻底脱脂，防止油污引起燃爆，且材料应选用与氧兼容的金属（如铜合金、特定不锈钢）。

氢气(H₂)、氦气(He)、氖气(Ne)：氢气易燃易爆，氦气、氖气分子量小极易泄漏。输送这类气体的风机，密封系统需采用更高等级的設計（如干气密封），电机和电器需符合防爆标准，并设置泄漏检测装置。

混合无毒工业气体：需根据具体组分分析其物性（密度、绝热指数、腐蚀性），以准确计算风机性能并进行材料选择。

对于D(Pm)245-1.74这类专用风机，在设计时已充分考虑了钷提纯线可能遇到的气体混合物，但在用于输送与设计介质差异较大的气体前，必须重新核算风机性能（流量、压力、功率会随气体密度变化而变化），并评估材料兼容性与安全风险。

七、总结与展望

D(Pm)245-1.74型高速高压多级离心鼓风机，作为轻稀土钷提纯工艺中的关键动设备，其高效、稳定、安全的运行直接关系到生产线的产能、产品纯度及环保达标。深刻理解其型号含义、结构原理、配件系统及维护要点，是风机技术人员和设备管理者的必备素养。

随着稀土工业向精细化、绿色化、智能化发展，对提纯风机也提出了更高要求：更高的效率以降低能耗，更智能的监测与控制以实现 predictive maintenance（预测性维护），更卓越的材料以应对极端腐蚀环境，以及模块化设计以缩短维修停机时间。未来，稀土专用风机将继续与工艺深度融合，为提升我国稀土资源综合利用水平和产业竞争力提供坚实的装备保障。