轻稀土钷(Pm)提纯专用离心鼓风机技术详析:以D(Pm)1182-1.61型风机为核心

作者：王军（139-7298-9387）

关键词：轻稀土钷提纯 离心鼓风机 D(Pm)1182-1.61 风机配件风机维修 工业气体输送 稀土矿选冶

引言

在稀土矿产资源，特别是轻稀土的选矿与提纯工艺中，离心鼓风机作为提供稳定、高压气源的关键动力设备，其性能直接关系到分选效率、产品纯度与系统能耗。钷（Pm）作为一种具有特殊应用价值的放射性轻稀土元素，其提纯过程对配套装备的可靠性、密封性及介质适应性提出了更为严苛的要求。本文立足于风机技术工程视角，系统阐述稀土矿提纯用离心鼓风机的基础知识，并聚焦于D(Pm)1182-1.61型高速高压多级离心鼓风机的技术特性，同时对其核心配件、常见维修要点以及面向多种工业气体的输送应用进行深入说明。

第一章：稀土矿提纯工艺与离心鼓风机选型概述

稀土矿的提纯是一个复杂的物理化学过程，常涉及焙烧、酸浸、萃取、浮选、跳汰等多个单元操作。在这些工序中，离心鼓风机主要用于：

浮选工艺供气：向浮选槽中充入空气或特定气体，产生气泡，使目标矿物颗粒附着上浮，实现分离。这要求风机具备稳定的流量和一定的出口压力，对应常选用“CF(Pm)”型或“CJ(Pm)”型专用浮选离心鼓风机。

流化床或气力输送：在焙烧或物料输送环节，提供均匀的气流。

工艺气体输送：直接输送如氮气（N₂，用于惰性保护）、氧气（O₂，用于氧化焙烧）等特定工业气体参与反应。

跳汰机配套：为重选跳汰机提供脉动或恒定气流，风机需根据跳汰机要求提供特定压力与流量，如示例中的D(Pm)300-1.8型风机。

针对钷元素提纯，考虑到其放射性及工艺的高纯要求，配套风机在材料兼容性、密封防泄漏（尤其对放射性气溶胶）、运行稳定性方面有更高标准。风机型号通常以系列代码、介质标识（Pm）、流量和压力核心参数构成。

第二章：D(Pm)1182-1.61型高速高压多级离心鼓风机深度解析

2.1 型号释义与基本参数
型号“D(Pm)1182-1.61”具体含义如下：

D：代表“D型系列高速高压多级离心鼓风机”。该系列风机采用多级叶轮串联结构，通过逐级增压，能在较高转速下获得远超单级风机的出口压力。

(Pm)：明确此风机设计适用于涉及钷（Pm）元素的轻稀土提纯工艺环境，在材料选择、密封设计和防腐防辐射污染方面有特殊考量。

1182：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℃，相对湿度50%）下的额定体积流量，单位为立方米每分钟。即该风机的设计流量为1182 m³/min。这是一个大型风机的流量指标。

-1.61：代表风机出口的绝对压力值为1.61个标准大气压（绝对压力）。换算成表压（相对于大气压的压力）约为0.61个大气压或约61.8 kPa（千帕）。根据型号规则，由于标注中未出现“/”符号，表明其进口压力默认为1个标准大气压。

2.2 结构与工作原理
D(Pm)系列风机属于多级离心式。其核心工作原理是：电机通过增速齿轮箱驱动风机主轴高速旋转，固定在主轴上的多个叶轮随之转动。气体从进风口轴向吸入，进入第一个叶轮，在高速旋转的叶轮叶片作用下获得动能和压能；流出后进入扩压器，将部分动能转化为静压能；随后气体被导入下一级叶轮的进口，重复上述过程。经过多级（具体级数由设计压力决定）连续增压后，气体最终达到所需的出口压力（1.61 atm），从蜗壳排出。

对于D(Pm)1182-1.61这类大流量高压风机，其结构通常包括：进气箱、多级叶轮与扩压器组合的转子-定子组件、蜗壳、轴承箱、密封系统、润滑系统、冷却系统以及底座。其高速特性（通过齿轮箱增速）使得单机在紧凑结构下实现高压输出，效率较高。

2.3 在钷提纯工艺中的角色
该型号风机可能应用于钷提纯流程中需要较大气量和中等偏高压力的环节，例如：

为大型浮选机组或深槽浮选提供强力充气。

为复杂的多级跳汰或重选系统提供动力风源。

在气体循环或工艺气体增压输送环节中使用。其“Pm”标识意味着所有与介质接触的部件（过流部件）需采用耐腐蚀且易于去污的特殊材质（如特定不锈钢或涂层），且密封系统必须极致可靠，防止含钷物料或气溶胶外泄。

第三章：核心配件详解

D(Pm)系列风机的长期稳定运行依赖于高质量的核心配件。

3.1 风机主轴
主轴是传递扭矩、支撑转子的核心部件。它必须具有极高的强度、刚度和疲劳韧性。通常采用优质合金钢（如40CrNiMoA）经锻造、精密加工、热处理（调质）和探伤制成。其临界转速必须远高于工作转速，以避免共振。

3.2 风机转子总成
转子总成是风机的“心脏”，包括主轴、各级叶轮、平衡盘、联轴器部件等。叶轮是多级风机中最为关键的增压元件，对于D(Pm)系列，叶轮常采用后弯式叶片设计以获取较高效率，材质多为高强度铝合金或不锈钢，并经过动平衡（G2.5或更高等级）校正，确保在高转速下的平稳运行。转子总成的装配精度直接影响振动和性能。

3.3 轴承与轴瓦
高速高压多级风机常采用滑动轴承（轴瓦）而非滚动轴承。滑动轴承具有承载能力强、阻尼性能好、运行平稳、寿命长等优点。轴瓦通常为剖分式，内衬巴氏合金。润滑油在轴与轴瓦间形成稳定的油膜，实现液体摩擦。轴承的油膜刚度和稳定性计算是设计关键。需要密切监控供油压力、温度和油质。

3.4 密封系统
密封是防止气体泄漏和润滑油污染的核心，对于输送工艺气体或有毒有害介质的风机至关重要。

气封与油封：在级间和轴端，通常采用迷宫密封（气封的一种），利用一系列节流齿隙与腔室形成流动阻力，减少内部气体泄漏。油封则主要用于轴承箱两端，防止润滑油泄漏，常用骨架油封或机械密封。

碳环密封：在要求更高的场合，特别是输送特殊、贵重或危险气体（如氢气、含钷工艺气）时，会采用碳环密封。它由多个碳环组成，在弹簧力作用下紧贴轴套，形成动态密封面，泄漏量远小于迷宫密封。碳环具有自润滑、耐高温、适应少量轴窜动的优点。

3.5 轴承箱
轴承箱是容纳和固定滑动轴承、确保润滑油路通畅的壳体部件。它需要保证轴承的对中性，具有良好的刚性以抑制振动，并集成油路和冷却水腔（如果需要）。

第四章：风机常见故障与维修要点

针对D(Pm)系列多级离心鼓风机，维护和修理应遵循预防为主、精准维修的原则。

4.1 日常维护与监测

振动监测：安装在线振动监测系统，监控轴承座振动速度或位移。振动异常增大往往是转子不平衡、对中不良、轴承磨损或油膜振荡的征兆。

温度监测：密切关注轴承温度、润滑油温。温度突然升高可能预示润滑不良、轴承损坏或冷却失效。

性能监测：定期记录流量、进出口压力、电流，与设计曲线对比，效率下降可能意味着内漏增加（如密封磨损）或流道污垢。

4.2 常见故障与修理

振动超标：

原因：转子动平衡破坏（结垢、叶轮磨损或腐蚀）、对中不良、基础松动、轴承间隙过大、油膜失稳。

修理：停机后，重新进行转子现场动平衡或返厂动平衡；检查并重新调整电机与风机、齿轮箱与风机间的联轴器对中；紧固地脚螺栓；检查并更换磨损的轴瓦，调整轴承间隙。

轴承温度高：

原因：润滑油质劣化、供油不足或油路堵塞；冷却器效率下降；轴承负载过大或间隙不当；轴瓦刮研不良，接触面积不足。

修理：更换合格润滑油，清洗油路；清理冷却器水垢；重新刮研轴瓦至接触点要求，调整间隙至设计值。

风量或压力不足：

原因：进口过滤器堵塞；密封间隙（特别是级间密封和轴端密封）因磨损过大，导致内泄漏严重；叶轮腐蚀或磨损，型线改变；转速未达额定值。

修理：清洗或更换过滤器；停机大修，更换磨损的迷宫密封齿或碳环密封组件；严重时需更换叶轮；检查驱动系统。

气体或润滑油泄漏：

原因：轴端密封（油封、碳环密封或机械密封）失效；壳体结合面密封垫老化。

修理：更换轴端密封组件；更换结合面密封垫。

4.3 大修注意事项
大修时需彻底解体风机。重点检查：主轴有无裂纹或弯曲（磁粉/超声波探伤）；所有叶轮的裂纹、磨损和腐蚀情况；各级扩压器流道的完好性；所有密封件的间隙；轴承箱内部油路。所有回装必须严格遵循装配工艺，确保各部间隙（如推力间隙、径向间隙）符合图纸要求，并最终进行整体对中和盘车检查。

第五章：输送各类工业气体的风机技术考量

稀土提纯工艺中可能涉及多种工业气体，风机需进行针对性设计。

5.1 气体特性对风机设计的影响

密度：气体密度直接影响风机所需的压头（压力）和轴功率。例如输送密度远小于空气的氢气（H₂）时，在相同压比和流量下，所需理论功率较小，但叶轮设计需考虑更高的比转速和防泄漏。

腐蚀性：如氧气（O₂）在高分压下会加剧材料氧化，二氧化碳（CO₂）湿气环境下有腐蚀性。需选用不锈钢或特殊涂层材质。

危险性：氢气、氦气（He）等易泄漏；氧气助燃。对密封（常采用干气密封或高性能碳环密封）和防爆电气有极高要求。

纯度要求：输送高纯气体（如保护用氮气N₂、氩气Ar）时，风机内部必须高度清洁，润滑系统需严防油汽污染介质（可采用磁悬浮或空气轴承等无油技术，或使用隔离密封）。

放射性：输送可能含有钷等放射性同位素的气体时，风机壳体需考虑辐射屏蔽设计，材料应易于去污，密封必须绝对可靠，并配备泄漏监测报警。

5.2 系列风机对应应用

C(Pm)型多级离心鼓风机：通用多级增压，可用于多种工艺气体的中高压输送。

CF(Pm)/CJ(Pm)型浮选专用机：针对浮选充气工况优化，强调流量稳定性和调节性。

AI(Pm)型单级悬臂加压风机：结构紧凑，适用于中小流量、中低压力的气体输送，维护简便。

S(Pm)型单级高速双支撑加压风机：高速齿轮传动，单级即可获得较高压力，适用于需要紧凑高压气源的场合。

AII(Pm)型单级双支撑加压风机：传统双支撑结构，运行平稳，适用于中等参数的各类气体输送。

在选择输送非空气介质的风机时，必须向制造商提供准确的气体组分、密度、温度、进口压力、纯度要求等参数，以便进行性能换算（风机定律：压力与气体密度成正比，轴功率也与密度成正比）和特殊设计。

结论

离心鼓风机是现代稀土矿提纯，尤其是轻稀土钷提纯工艺中不可或缺的关键设备。D(Pm)1182-1.61型高速高压多级离心鼓风机以其大流量、较高压力的特点，能够满足特定苛刻工艺环节的动力需求。深入理解其型号含义、结构原理、核心配件及维修技术，并掌握针对不同工业气体的风机选型与适配要点，对于保障稀土生产线连续、稳定、高效、安全运行，提升资源回收率与产品品质，降低运维成本具有至关重要的工程意义。未来，随着稀土提纯技术的不断进步，对风机的智能化监测、高效节能和极端工况适应性也将提出更高要求。