轻稀土钐(Sm)提纯风机技术详解:以D(Sm)1034-2.3型离心鼓风机为核心

作者：王军（139-7298-9387）

关键词：轻稀土钐提纯 离心鼓风机 D(Sm)1034-2.3 风机配件 风机修理工业气体输送 多级离心鼓风机 稀土冶炼设备

一、稀土矿提纯工艺中离心鼓风机的关键作用

在稀土矿产冶炼与提纯工艺中，离心鼓风机作为核心气体输送与增压设备，承担着为浮选、分离、提纯等工序提供稳定气源的重要任务。特别是轻稀土元素钐（Samarium，Sm）的提取与精炼过程中，需要精确控制气体压力、流量和纯度，以确保化学反应效率和产物质量。钐作为重要的稀土元素，广泛应用于永磁材料、核工业、特种玻璃等领域，其提纯工艺对气体输送设备提出了特殊要求：耐腐蚀性、高稳定性、可调节性和长周期运行可靠性。

稀土冶炼行业使用的鼓风机根据工艺环节不同分为多个系列，包括“C(Sm)”型系列多级离心鼓风机、“CF(Sm)”型系列专用浮选离心鼓风机、“CJ(Sm)”型系列专用浮选离心鼓风机、“D(Sm)”型系列高速高压多级离心鼓风机、“AI(Sm)”型系列单级悬臂加压风机、“S(Sm)”型系列单级高速双支撑加压风机以及“AII(Sm)”型系列单级双支撑加压风机。这些风机能够输送多种工业气体，如空气、工业烟气、二氧化碳(CO₂)、氮气(N₂)、氧气(O₂)、氦气(He)、氖气(Ne)、氩气(Ar)、氢气(H₂)以及混合无毒工业气体。

二、D(Sm)型系列高速高压多级离心鼓风机技术概述

D(Sm)型系列风机是专门为稀土冶炼行业设计的高速高压多级离心鼓风机，其设计特点在于采用多级叶轮串联结构，通过逐级增压实现较高的出口压力。该系列风机采用整体齿轮式增速设计，转子转速可达每分钟数万转，能够提供稳定高压气体输出，满足稀土提纯工艺中对气体压力的严格要求。

风机型号编码规则遵循行业统一标准，以D(Sm)300-1.8为例进行解析：“D”代表D系列高速高压多级离心鼓风机；“(Sm)”表示该风机适用于钐提纯工艺或该系列风机在钐提纯中有典型应用；“300”表示风机在标准状态下的额定流量为每分钟300立方米；“-1.8”表示风机出口压力为1.8个大气压（表压）；若无“/”符号，则表示风机进口压力为标准大气压（1个大气压）。这种命名方式直观反映了风机的基本性能参数，便于用户选型和工艺匹配。

三、轻稀土钐(Sm)提纯风机D(Sm)1034-2.3型详细技术说明

3.1 D(Sm)1034-2.3型风机基本参数与性能特点

D(Sm)1034-2.3型高速高压多级离心鼓风机是专门为钐提纯工艺设计的中大型风机设备。型号中的“1034”表示该风机在标准状态（进口压力1个大气压，温度20℃）下的额定流量为每分钟1034立方米；“-2.3”表示风机出口压力为2.3个大气压（表压），相当于绝对压力3.3个大气压。该压力范围特别适合钐的化学提纯过程，能够为气体参与的反应提供充足动力。

该型号风机采用多级离心式设计，通常包含3-5级叶轮，每级叶轮直径和叶片型线经过优化设计，以实现高效率的能量转换。风机整体采用模块化设计，便于维护和部件更换。在材料选择上，考虑到钐提纯工艺中可能接触腐蚀性气体，风机过流部件（如叶轮、机壳、进气室）采用不锈钢或特种合金材料制造，确保设备长期稳定运行。

3.2 D(Sm)1034-2.3型风机在钐提纯工艺中的应用

在钐的提取与精炼过程中，D(Sm)1034-2.3型风机主要应用于以下几个环节：

该型号风机配备先进的控制系统，可根据工艺需求实时调节流量和压力，实现与提纯工艺的精准匹配。其高效运行区间宽广，即使在60%-110%的额定流量范围内，仍能保持较高效率，适应钐提纯工艺中可能出现的负荷波动。

四、D(Sm)1034-2.3型风机核心部件详解

4.1 风机主轴系统

D(Sm)1034-2.3型风机主轴采用高强度合金钢整体锻造而成，经过调质处理和精密加工，确保在高转速下具有足够的强度和刚度。主轴设计考虑了临界转速避让，工作转速远离一阶和二阶临界转速，避免共振发生。主轴与叶轮采用过盈配合加键连接方式，确保扭矩可靠传递。主轴表面经过特殊处理，提高耐磨性和抗疲劳性能。

4.2 风机轴承与轴瓦

该型号风机采用滑动轴承（轴瓦）支撑转子系统，相比滚动轴承具有承载能力强、阻尼性能好、使用寿命长的优点。轴瓦材料为巴氏合金，具有良好的嵌入性和顺应性，能够承受瞬间冲击载荷。轴瓦采用压力供油润滑，润滑油在轴承与轴颈之间形成稳定油膜，实现液体摩擦，极大降低摩擦系数。轴承座设计有测温孔，可实时监测轴承温度，预防异常升温。

4.3 风机转子总成

转子总成是离心鼓风机的核心旋转部件，由主轴、多级叶轮、平衡盘、推力盘等组成。D(Sm)1034-2.3型风机的叶轮采用后弯式叶片设计，效率高、稳定工作范围宽。叶轮材料根据输送气体性质选择，对于腐蚀性气体采用不锈钢或钛合金制造。每个叶轮都经过动平衡校正，平衡精度达到G2.5级，确保高速运转平稳。转子总成装配完成后进行整体高速动平衡，进一步降低残余不平衡量。

4.4 密封系统

风机密封系统包括气封和油封两部分，对于保持风机效率、防止介质泄漏至关重要：

气封：采用迷宫密封结构，通过一系列环形齿片与轴形成微小间隙，气体经过多次节流膨胀，泄漏量显著减少。对于特殊工艺气体，可选用碳环密封，碳环材料具有自润滑性，能与轴形成良好配合，密封效果更佳。

油封：防止润滑油从轴承箱泄漏，采用复合唇形密封圈或多道迷宫密封结构，确保润滑油不外泄，同时防止外部杂质进入轴承箱。

4.5 轴承箱与润滑系统

轴承箱为铸铁或铸钢结构，为轴承提供稳定支撑和密封环境。D(Sm)1034-2.3型风机配备强制润滑系统，包括主油泵、辅助油泵、油冷却器、油过滤器等部件。润滑油路设计确保各润滑点供油充足、压力稳定。油系统设有压力、温度监控和联锁保护，当油压低于设定值或油温过高时，自动启动辅助油泵或停机保护。

4.6 碳环密封系统

对于输送高价值或危险性气体的工况，D(Sm)1034-2.3型风机可选配碳环密封系统。碳环密封由多个碳环组成，每个碳环被弹簧压向密封座，形成轴向端面密封。碳环材料具有自润滑性、耐高温、化学稳定性好等优点，特别适合氢气、氦气等小分子气体的密封。碳环密封泄漏量极小，可有效减少工艺气体损失和环境污染。

五、D(Sm)1034-2.3型风机维护与修理要点

5.1 日常维护与检查

为确保D(Sm)1034-2.3型风机长期稳定运行，需建立完善的日常维护制度：

5.2 定期检修内容

D(Sm)1034-2.3型风机应按照运行时间制定定期检修计划：

小修（每运行3000-4000小时）：检查联轴器对中情况；检查地脚螺栓紧固状态；清洁风机外部；检查润滑油质并补充；检查仪表和控制系统。

中修（每运行12000-16000小时）：包括小修全部内容；拆检轴承，检查轴瓦磨损情况，必要时刮研或更换；检查密封件磨损情况，更换损坏的密封件；检查叶轮表面有无腐蚀或磨损；清洗油系统，更换润滑油。

大修（每运行30000-40000小时）：包括中修全部内容；全面解体风机，检查所有部件；测量主轴直线度、叶轮口环间隙、各级流道对中情况；检查机壳有无变形或腐蚀；转子总成重新做动平衡；更换所有易损件；整机重新组装调试。

5.3 常见故障诊断与处理

5.4 修理技术要点

进行风机修理时需注意以下技术要点：

六、稀土提纯工艺中工业气体输送风机的选型与应用

6.1 不同系列风机在稀土提纯中的应用特点

稀土矿提纯过程涉及多种气体输送需求，需要根据工艺特点选择合适的风机系列：

C(Sm)系列多级离心鼓风机：适用于中等压力、大流量的工艺环节，如浮选供气、氧化焙烧等。结构相对简单，维护方便，成本较低。

CF(Sm)和CJ(Sm)系列专用浮选离心鼓风机：专门针对浮选工艺设计，具有流量调节范围宽、压力稳定、抗堵塞等特点。叶轮和流道设计考虑矿浆泡沫特性，避免气蚀和堵塞。

AI(Sm)系列单级悬臂加压风机：结构紧凑，适用于空间受限的场合，常用于小流量气体增压或循环。

S(Sm)系列单级高速双支撑加压风机：转速高、单级压比大，适用于需要较高压力但流量不大的工艺环节，如特殊气体注入。

AII(Sm)系列单级双支撑加压风机：结构稳固，运行平稳，适用于连续运行的重要工艺环节，如保护气供应。

6.2 不同工业气体输送的技术要点

稀土提纯工艺中涉及多种工业气体，风机选型和运行需考虑气体特性：

空气：最常用的工艺气体，风机材料选择范围广，但需注意空气中可能含有腐蚀性成分，在沿海或工业区应加强过滤和防腐措施。

二氧化碳(CO₂)：密度大于空气，风机设计需考虑气体密度对性能的影响。CO₂遇水可能形成碳酸，对碳钢有腐蚀性，需选用不锈钢材质或内衬防腐涂层。

氮气(N₂)和氩气(Ar)：常用作保护气体，要求风机密封性能好，防止空气渗入影响气体纯度。碳环密封系统特别适合这类惰性气体输送。

氧气(O₂)：强氧化性气体，风机所有与气体接触的部件必须采用不产生火花的材料，如铜合金、不锈钢等。润滑系统必须严格隔离，防止润滑油进入气流引发危险。

氢气(H₂)：密度小、易泄漏、易燃易爆，风机设计需特别注重密封和防爆。碳环密封对氢气有良好密封效果。电机和电气元件需采用防爆型。

氦气(He)和氖气(Ne)：稀有气体，价值高，要求风机泄漏量最小化。采用多级密封和泄漏回收系统，减少气体损失。

工业烟气：成分复杂，可能含有腐蚀性、磨蚀性物质，风机需选用耐腐蚀耐磨材料，如双相不锈钢、陶瓷涂层等。进口需设置高效过滤装置，防止固体颗粒损坏叶轮。

6.3 风机选型计算要点

为稀土提纯工艺选择风机时，需进行详细计算和校核：

流量确定：根据工艺最大、正常和最小用气量，考虑适当裕量。流量计算公式为：实际所需流量等于工艺理论流量乘以系数K1（管网泄漏系数）乘以系数K2（设备磨损系数）乘以系数K3（工艺波动系数）。

压力确定：风机所需压力等于出口背压减去进口压力加上管路压力损失加上局部压力损失。其中管路压力损失计算公式为沿程阻力损失等于摩擦系数乘以管道长度除以管道直径乘以气体密度乘以流速平方除以二。

气体特性修正：风机性能曲线基于标准空气(20℃,1大气压，密度1.2千克/立方米)测试，输送其他气体时需进行换算。实际功率等于标准状态功率乘以实际气体密度除以标准空气密度；实际压力等于标准状态压力乘以实际气体密度除以标准空气密度。

并联与串联运行：当单台风机无法满足流量或压力要求时，可考虑风机并联(增加流量)或串联(增加压力)。并联运行时需注意性能曲线匹配，避免喘振；串联运行时需考虑级间冷却和密封。

6.4 节能与优化运行

稀土提纯是能耗较高工艺，风机节能运行具有重要意义：

七、结语

随着稀土材料在高新技术产业中的应用日益广泛，对稀土提纯工艺效率和产品质量的要求不断提高。离心鼓风机作为关键工艺设备，其性能直接影响到提纯效果和生产成本。D(Sm)1034-2.3型高速高压多级离心鼓风机凭借其高压、大流量、高可靠性等特点，在轻稀土钐提纯工艺中发挥着不可替代的作用。

未来，稀土提纯风机技术将朝着更高效率、更智能控制、更长寿命、更低维护成本的方向发展。新材料应用（如陶瓷涂层、复合材料）、先进密封技术（如干气密封）、智能监测与故障诊断系统、变频节能技术等将在风机设计和应用中更加广泛。同时，针对稀土提纯特殊需求的定制化风机解决方案也将成为发展趋势，更好地满足不同工艺环节的特定要求。

对于风机技术人员而言，深入理解稀土提纯工艺特点，掌握风机工作原理、结构特点和维护技术，是确保设备稳定运行、提高生产效率的基础。本文通过对D(Sm)1034-2.3型风机的详细解析，希望能为从事稀土冶炼行业的技术人员提供有价值的参考，共同推动我国稀土产业的技术进步和可持续发展。