轻稀土钷（Pm）提纯工艺中的核心动力：D(Pm)1722-1.31型高速高压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)1722-1.31 高速高压离心鼓风机风机配件与维修 工业气体输送 稀土冶炼专用设备

引言：稀土提纯与风机的关键角色

在稀土元素，尤其是具有放射性的轻稀土钷（Pm）的冶炼与提纯工艺中，气体输送与过程控制是核心技术环节。无论是矿石的浮选富集、焙烧烟气的输送，还是萃取分离过程中惰性保护气体或反应气体的精确供给，都需要稳定、可靠且耐用的气体输送设备。离心鼓风机以其高压力、大流量、运行平稳的特点，成为该领域不可或缺的“工业肺腑”。本文将聚焦于专为严苛稀土提纯环境设计的风机设备，重点剖析代表型号D(Pm)1722-1.31的基础知识、结构特点，并系统阐述其关键配件、维修要点及适应不同工业气体的输送特性。

一、 稀土提纯工艺与风机型号体系概览

钷的提纯是一个复杂的过程，通常涉及湿法冶金（如酸浸、萃取）和火法冶金（如还原、蒸馏）的组合。各工艺段对气体的压力、流量、纯净度及耐腐蚀性有不同要求，催生了多样化的专用风机系列。

“C(Pm)”型系列多级离心鼓风机：通常用于提供中等压力和较大流量的工艺空气或惰性气体，适用于焙烧烟气输送或反应釜曝气等环节。

“CF(Pm)”/“CJ(Pm)”型系列专用浮选离心鼓风机：专门针对稀土矿浮选工艺设计，其工况特性曲线与浮选机对空气的特定压力-流量需求高度匹配，确保矿化气泡的均匀、稳定生成，对提高钷矿物的选别效率至关重要。

“AI(Pm)”型系列单级悬臂加压风机与“AII(Pm)”型系列单级双支撑加压风机：结构相对紧凑，适用于压力需求相对较低但空间受限的场合，如小型反应系统的气体循环或补气。

“S(Pm)”型系列单级高速双支撑加压风机：采用高速设计，能在单级叶轮下获得较高压升，适用于需要洁净气体加压的精密工序。

“D(Pm)”型系列高速高压多级离心鼓风机：这是本文的重点。该系列风机通过多级叶轮串联和高速转子设计，能够提供远高于其他系列的出口压力，是钷提纯流程中气体增压、穿透高压反应系统或进行长距离管道输送的核心设备。

型号解码：以参考型号D(Pm)300-1.8为例。“D”代表D系列高速高压多级离心鼓风机；“300”表示风机在标准进口状态（通常指进口压力为1个标准大气压，温度20℃）下的设计流量，单位为立方米每分钟；“-1.8”明确表示风机的设计出口绝对压力为1.8个大气压（即表压约为0.8公斤力/平方厘米）。如果标注中没有“/”，则默认进口压力为1个标准大气压。该型号专为与跳汰机等重选设备配套设计，提供特定压力的空气。

二、 核心设备深度解析：轻稀土钷（Pm）提纯风机D(Pm)1722-1.31

D(Pm)1722-1.31型号是D系列中针对特定高压工况的典型代表，其技术内涵解析如下：

型号定义：“D(Pm)”标识其为用于钷提纯工艺的D系列高速高压多级离心鼓风机。“1722”表示该风机在设计进气条件下的额定流量为每分钟1722立方米，这是一个相当大的流量能力，表明其服务于大规模生产或高气耗工艺环节。“-1.31”则指明了其设计出口绝对压力为1.31个大气压（表压约为0.31公斤力/平方厘米）。虽然绝对压力值看似不高，但结合其巨大流量，该风机实际输出功率和克服系统阻力的能力非常显著。

应用场景：在钷提纯流程中，D(Pm)1722-1.31型风机可能被部署于：

加压浸出系统：向高压浸出釜内注入空气或氧气，以促进矿物分解和氧化反应。

流化床干燥或焙烧：提供稳定、高压的气流形成流化态，确保物料均匀受热。

工艺气体循环：在封闭的工艺回路中，推动如氢气、氮气等气体循环，用于还原或保护气氛。

尾气高压输送：将工艺产生的烟气克服后续净化设备的阻力，压送至处理装置。

设计特点：

多级压缩：通过多个叶轮和扩压器、回流器的串联，气体被逐级压缩，最终达到1.31个大气压的出口压力。这种设计效率高，运行温度分布相对均匀。

高速转子：主轴转速通常在每分钟数千转至上万转，这是实现高压头的关键。高转速对转子的动平衡精度、轴承系统和轴系稳定性提出了极限要求。

高强度结构：机壳（气缸）设计能承受内部压力，并通常采用水平剖分或垂直剖分形式，便于检修。各级间的隔板设有扩压流道和回流通道。

精密密封系统：为防止级间窜气和润滑油泄漏，采用了复杂的气封（如迷宫密封）和油封系统，对于特殊工艺气体，会采用如碳环密封等更高级的密封形式。

冷却系统：由于压缩过程会产生热量，大型D系列风机通常集成级间冷却器或缸体冷却夹套，以控制气体温升，保护风机内部件并提高效率。

三、 风机核心配件详解

以D(Pm)系列为代表的高速高压风机，其可靠运行依赖于一系列高精度、高强度的配件。主要配件包括：

风机主轴：作为整个转子系统的核心，通常由高强度合金钢（如40CrNiMoA）锻制而成，经过精密加工和热处理，具有极高的强度、韧性和疲劳极限。其上装配叶轮、平衡盘、联轴器等，其临界转速设计必须远高于工作转速，以避免共振。

风机转子总成：这是一个高速旋转的组件集合体，包括主轴、多级叶轮、平衡盘、推力盘、套筒（或轴套）等。叶轮是核心做功部件，多为后向叶片、焊接或铆接结构，材料需根据输送介质选择，可能为不锈钢、钛合金或其他耐蚀合金。转子总成在装配后必须进行高精度动平衡校正，通常要求达到G2.5或更高等级，以消除不平衡离心力，确保平稳运行。

风机轴承与轴瓦：对于D系列大型高速风机，常采用滑动轴承（即轴瓦）。轴瓦内衬巴氏合金，在油膜润滑下运行，具有承载能力强、阻尼性能好、寿命长的优点。径向轴承支撑转子重量，止推轴承承受轴向推力。轴承箱的设计确保润滑油的稳定供应和油膜的形成。

密封系统：

气封（迷宫密封）：安装在隔板与轴之间、平衡盘处，由一系列环形齿隙组成，通过节流效应极大减少级间和轴向的气体泄漏。是防止内部气体窜流的主要手段。

油封：位于轴承箱两端，防止润滑油沿轴泄漏到风机外部或气体侧。常用形式包括甩油环、骨架油封或机械密封的组合。

碳环密封：在输送氢气（H₂）、氦气（He）等小分子或贵重、有毒气体时，标准迷宫密封可能不足。碳环密封由多个碳精环组成，在弹簧力作用下紧贴轴套，形成几乎无泄漏的径向接触密封，特别适用于高压、高速和易燃易爆气体环境。

轴承箱：容纳径向和推力轴承的部件，是润滑油路的核心载体。它确保轴承的精确对中，并提供足够的油槽和油路，配有测温、测振接头。

四、 风机维护与修理要点

对D(Pm)1722-1.31这类关键设备，预防性维护和精准修理是保障其长周期安全运行的生命线。

日常监测与维护：

振动监测：使用在线振动分析仪，监测轴承座处的振动速度或位移。振动异常升高往往是转子失衡、对中不良、轴承磨损或喘振的先兆。

温度监测：密切关注轴承温度、润滑油温及出口气温。轴承温度骤升可能预示润滑失效或磨损。

润滑油管理：定期化验润滑油品质，检查水分、杂质和粘度变化。保持油路畅通，滤网清洁。

性能监测：记录流量、进出口压力、电流等参数，与设计曲线对比，早期判断效率下降或堵塞问题。

关键部件修理：

转子总成修复：若叶轮叶片磨损或腐蚀，需采用堆焊后机加工修复，或更换备用叶轮。修复后的转子必须重新进行高速动平衡。主轴若出现裂纹或过度磨损，原则上应更换。

轴承与轴瓦修理：巴氏合金轴瓦出现磨损、剥落或烧蚀时，需重新浇铸巴氏合金并精密刮研，确保接触面积和油楔符合要求。更换轴承时，必须保证与轴承箱的过盈配合和热装工艺。

密封更换：迷宫密封齿磨损后间隙增大会导致效率下降，需按图纸要求更换密封件，严格控制径向间隙。碳环密封更换时，需检查每个环的磨损和弹簧力，成组更换以保证密封效果。

对中校正：每次大修或移动驱动设备（如电机）后，必须使用激光对中仪对风机和电机进行精确对中，确保轴线偏差在允许范围内，这是避免异常振动和联轴器损坏的关键。

防喘振操作：D系列风机在低流量工况下易发生喘振，对机组破坏极大。操作和控制系统必须确保运行点始终在安全区域内，并设置有效的防喘振控制回路。

五、 面向多种工业气体的输送适应性说明

稀土提纯工艺中，风机输送的介质远不止空气。D(Pm)系列及其它型号风机需适应多种气体，设计选型时需重点考虑：

气体性质的影响：

密度：气体密度直接影响风机所需的压头和轴功率。例如，输送氢气（H₂）时，因其密度极低，达到相同压头所需叶轮转速更高，或需要更多级数；而输送二氧化碳（CO₂）或工业烟气（密度较大）时，轴功率会显著增加。

腐蚀性：如湿氧气（O₂）、含氟氯酸的工艺气体具有强氧化性或腐蚀性，风机过流部件（叶轮、机壳内表面、密封）需选用不锈钢（如316L）、蒙乃尔合金甚至哈氏合金，并进行特殊的表面处理。

危险性：对于氢气、氧气等易燃易爆或助燃气体，风机设计需遵循防爆标准，采用碳环密封等高效密封杜绝泄漏，电气部分防爆，并消除一切静电和火花风险。

纯净度与毒性：输送氦气（He）、氖气（Ne）、氩气（Ar）等惰性保护气体或昂贵气体时，对密封性要求极高，碳环密封或干气密封成为首选，以避免损失和污染。

温度与杂质：工业烟气常含有粉尘、水汽和腐蚀性成分，可能需要前置除尘、除雾装置，风机内部需考虑防腐设计和自冲洗功能，叶轮需耐磨处理。

选型与改造要点：
当风机用于非空气介质时，不能简单套用空气性能曲线。必须根据实际气体的成分、分子量、绝热指数、进口温度和压力进行性能换算。换算的核心是遵循风机相似定律，主要考虑密度变化对压力、功率的影响，以及可压缩性对流量和压头关系的修正。对于关键应用，建议进行气体介质下的样机试验或计算机流体动力学模拟验证。

结论

轻稀土钷的提纯是一项对设备可靠性、适应性和精密性要求极高的尖端工业活动。D(Pm)1722-1.31型高速高压多级离心鼓风机作为此流程中的高压气体动力核心，其卓越性能源于精密的型号设计、高质量的核心配件以及科学的维护修理体系。深入理解其型号含义、结构特点、配件功能与维修技术，并掌握其输送多种工业气体的适应性原则，是确保钷提纯生产线稳定、高效、安全运行的技术保障。随着稀土材料战略地位的不断提升，与之配套的专用风机技术也必将向着更高效率、更高可靠性、更智能化和更广泛气体适应性的方向持续发展。