轻稀土钐(Sm)提纯专用风机技术基础与D(Sm)1710-3.9型离心鼓风机详解

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轻稀土钐(Sm)提纯专用风机技术基础与D(Sm)1710-3.9型离心鼓风机详解

作者：王军（139-7298-9387）

关键词：轻稀土提纯，钐(Sm)分离，离心鼓风机，D(Sm)1710-3.9，风机配件，风机修理，工业气体输送，多级离心风机，稀土选矿

一、引言：稀土提纯工艺中的风动力量

在稀土矿的湿法冶金与物理选矿过程中，气体输送与介质搅拌是决定提纯效率与产品纯度的关键环节。尤其是轻稀土元素钐(Sm)的分离与提纯，常涉及浮选、跳汰、气体搅拌、加压输送等工艺，对配套风机的压力、流量、气体兼容性及运行稳定性提出了极高要求。离心鼓风机作为核心动力设备，其性能直接影响钐的回收率与生产成本。针对稀土提纯的特殊工况，国内风机行业开发了多个专用系列，如“C(Sm)”、“CF(Sm)”、“CJ(Sm)”、“D(Sm)”、“AI(Sm)”、“S(Sm)”、“AII(Sm)”等型号，形成了完整的技术体系。本文将系统阐述稀土矿提纯用离心鼓风机的基础知识，并重点对轻稀土钐(Sm)提纯专用风机的典型代表:D(Sm)1710-3.9型高速高压多级离心鼓风机进行深度解析，同时对其关键配件、维修要点及工业气体输送适应性进行说明。

二、轻稀土钐(Sm)提纯工艺对风机的特殊要求

钐(Sm)通常与钕、镧、铈等轻稀土共生于氟碳铈矿或独居石中。其提纯流程主要包括矿石破碎、焙烧、酸溶、萃取分离或浮选分离等。在浮选与气体搅拌工序中，风机需满足：

介质多样性：可能输送空气、氧气（用于氧化调节）、氮气（保护气氛）、或特定混合工业气体。 压力需求：浮选槽需要稳定、可调的气压进行鼓泡，压力范围通常在1.2至4.0个大气压（表压）之间。 流量稳定：要求流量波动小，以确保浮选药剂与矿物颗粒充分接触，提高选别效率。 耐腐蚀与密封：工艺气体可能含有微量酸雾、水汽或化学药剂蒸汽，要求风机过流部件具备一定耐蚀性，且密封可靠，防止有害气体泄漏或润滑油污染。 连续运行可靠性：稀土生产线常连续运行，风机需具备高可靠性，维护周期长。

为此，专用风机系列在材料选择、密封形式、结构设计上均进行了优化。

三、D(Sm)1710-3.9型高速高压多级离心鼓风机全面解析

轻稀土钐(Sm)提纯专用风机型号D(Sm)1710-3.9是该系列中的高性能代表。

1. 型号命名规则解读

遵循系列统一规则：

“D”：代表D系列高速高压多级离心鼓风机。该系列特点是采用多级叶轮串联，通过齿轮箱增速，获得较高的单机压比，结构紧凑，效率较高。 “(Sm)”：标识此风机为钐(Sm)提纯工艺专用设计，在材料、密封或内部间隙等方面可能有特殊配置。 “1710”：表示风机在标准进口状态（进口压力为1个标准大气压，温度20℃，相对湿度50%）下的额定流量为每分钟1710立方米。这是风机选型的核心参数之一。 “-3.9”：表示风机出口的绝对压力为3.9个大气压。根据行业惯例，若未标注进口压力，则默认为进口压力是1个标准大气压。因此，该风机的升压为2.9个大气压（即表压约为0.29MPa）。此压力值适用于需要较高鼓风压力的浮选柱或深槽搅拌工艺。

2. 基本结构与工作原理

D(Sm)系列风机属于多级离心式。其核心工作原理是：原动机（通常为电动机）通过联轴器驱动齿轮箱的高速轴，高速轴带动风机主轴旋转。主轴上串联安装多个精密加工的离心式叶轮。气体从进口进入第一级叶轮，在高速旋转的叶轮中获得动能和压力能；流出后进入扩压器，将部分动能转化为压力能；随后进入下一级叶轮，再次增压。如此逐级叠加，最终在出口达到设计压力3.9个大气压。

其整体结构主要包括：

转子总成：由主轴、多级叶轮、平衡盘、联轴器部件等组成，是产生风压的核心。叶轮通常采用高强度铝合金或不锈钢锻造，并经动平衡校正至G2.5级或更高精度，确保高速运行平稳。 齿轮箱：内置精密齿轮，将电机转速提升至风机工作转速（通常可达每分钟上万转），是高速高压的关键。 机壳与隔板：机壳为筒型或水平剖分式，容纳各级叶轮和扩压器。隔板将各级分隔，并形成气体流道。 轴承系统：采用滑动轴承（轴瓦）或高速滚动轴承。对于D(Sm)1710-3.9这类高转速风机，更多采用风机轴承用轴瓦，即液体动压滑动轴承。它具有承载力大、阻尼性能好、运行平稳、寿命长的优点。轴瓦内衬巴氏合金，靠旋转主轴形成的油膜支撑转子。 密封系统：是防止气体泄漏和油污进入的关键。气封：通常为迷宫密封，安装在机壳两端和级间，利用一系列环形齿隙形成流动阻力，减少高压气体向低压区泄漏。油封：位于轴承箱靠近齿轮箱一侧，主要防止润滑油沿主轴泄漏。 碳环密封：在输送特殊气体（如氧气、氢气）或要求零泄漏的场合，会采用碳环密封作为主轴端密封。它由多个碳环组成，在弹簧力作用下紧贴轴套，磨损小，密封效果好，并能适应微量窜动。 轴承箱：独立或与齿轮箱集成的部件，用于安装轴承、供应润滑油并带走摩擦热。内置油路、油温油压监测点。

3. 性能特点

高压输出：多级结构实现高达3.9个绝对大气压的出口压力，满足深度充气与物料搅拌需求。 流量调节：可通过进口导叶调节或变转速调节，在一定范围内改变流量和压力，适应工艺波动。 高效节能：流道设计优化，匹配钐提纯工况点，运行效率较高。 专用设计：针对可能存在的腐蚀性介质，过流部件可选用不锈钢或进行表面防腐处理；密封方案强化，确保工艺气体纯净。

四、风机核心配件详解

轻稀土钐(Sm)提纯专用风机的长期稳定运行依赖于高品质的配件。

风机主轴：作为转子系统的核心，传递全部扭矩并承受巨大的离心力和弯矩。材料一般为高强度合金钢（如42CrMo），经调质处理获得优异的综合力学性能，并精磨至镜面级光洁度，保证与轴瓦的良好配合。 风机轴承用轴瓦：通常为上下两半剖分式，瓦衬为锡基巴氏合金（如ChSnSb11-6）。巴氏合金具有良好的嵌藏性、顺应性和抗胶合能力。安装时需保证合适的轴瓦间隙（通常为主轴直径的千分之一到千分之一点五），并通过刮研确保接触面积均匀。 风机转子总成：包括主轴、所有叶轮、隔套、平衡盘、锁紧螺母等。装配前每个叶轮都需进行超速试验，装配后整个转子需进行高速动平衡，将不平衡量控制在极低范围内，这是避免振动超标的关键。 密封组件： 迷宫密封：材质常为铝或铜合金，齿尖要求尖锐，与轴套间隙严格按设计装配。 碳环密封：由多个刻有螺旋槽的碳环串联在密封腔内组成。碳环具有自润滑性，对轴的磨损极小。更换时需成组更换，并检查弹簧弹力。 轴承箱：作为支撑和润滑中心，其结构强度、油路畅通性、冷却能力至关重要。需定期检查箱体有无渗漏，油位视镜是否清晰。

五、风机常见故障与修理要点

轻稀土钐(Sm)提纯专用风机的修理需由专业人员进行。

振动值超标：原因：转子积垢导致动平衡破坏；叶轮磨损或腐蚀不均；主轴弯曲；轴瓦磨损间隙过大；对中不良；基础松动。修理：停机后彻底清洗转子，重新进行动平衡校正；检查更换损坏叶轮；矫直或更换主轴；研刮或更换轴瓦，调整间隙；重新精确对中（激光对中仪）；紧固地脚螺栓。 轴承温度过高：原因：润滑油油质劣化、油量不足或油路堵塞；轴瓦刮研不良，接触点过少或间隙过小；冷却系统故障。修理：更换符合牌号的新润滑油，清洗油路和油箱；重新刮研轴瓦至接触点每平方厘米不少于2-3点，并调整间隙至标准值；检修冷却器或冷却水系统。 风量或压力不足：原因：进口过滤器堵塞；密封间隙（尤其是迷宫密封）磨损过大，内泄漏严重；叶轮通道结垢或腐蚀，效率下降；转速未达到额定值。修理：清洗或更换过滤器；测量并调整密封间隙，更换磨损严重的密封件；清洗或更换叶轮；检查电机和传动系统。 气体或润滑油泄漏：原因：碳环密封或机械密封磨损；油封老化；箱体结合面垫片损坏。修理：更换整套碳环密封；更换油封；更换结合面垫片，并均匀紧固螺栓。

大修流程一般包括：解体检查、清洗测量、更换损坏件、转子重新平衡、重新装配、间隙调整、单机试车、联动试车。大修后需进行性能测试，确保达到原设计参数。

六、输送各类工业气体的适应性说明

轻稀土钐(Sm)提纯专用风机系列可适配多种工艺气体，设计选型时需特别关注：

空气：最常用介质，按标准条件设计即可。 工业烟气：可能含尘、含腐蚀性成分。需前置高效除尘装置，过流部件考虑防腐（如不锈钢316L），并加强密封，防止烟气外泄。 二氧化碳(CO₂)、氮气(N₂)、氩气(Ar)：惰性气体，物理性质与空气接近，选型时主要考虑密度差异带来的功率变化。密封要求一般。 氧气(O₂)：强氧化性气体。绝对禁止油脂！风机内部必须进行严格的脱脂清洗，所有密封件采用氟橡胶等阻燃材料，通常采用碳环密封或干气密封，轴承箱需采取气隙隔离等防止油蒸汽渗入。材料优先选择铜合金或不锈钢（避免铁素体钢摩擦火花）。 氦气(He)、氖气(Ne)：稀有气体，分子量小，泄漏倾向大。对密封系统要求极高，常采用多级碳环密封或干气密封。由于气体密度低，相同压比下所需功率较小，但叶轮设计需考虑气体特性。 氢气(H₂)：密度极小，易泄漏、易爆炸。是输送难度最高的气体之一。风机必须符合防爆标准，采用碳环密封或迷宫密封结合氮气吹扫系统，确保氢气不泄漏至大气，同时防止空气进入机内。材料需考虑氢脆现象，多采用特种不锈钢。设计转速可能更高以弥补气体密度低带来的压头不足。 混合无毒工业气体：需明确混合气体的具体组分、比例、平均分子量、绝热指数等物性参数，作为风机气动设计和强度计算的依据。

选型核心公式应用：

当输送气体不是空气时，风机产生的压头（单位：米气柱）不变，但压力（单位：帕斯卡或大气压）与气体密度成正比。风机轴功率与气体密度成正比。因此，输送密度大于空气的气体（如CO₂）时，电机功率需富裕；输送密度小的气体（如H₂、He）时，所需功率显著降低，但密封挑战增大。流量通常按进口实际状态下的体积流量标注。质量流量是守恒的。

七、结论

在轻稀土钐(Sm)的现代化提纯产业链中，D(Sm)1710-3.9型高速高压多级离心鼓风机等专用风动设备扮演着“工业肺腑”的角色。其卓越的性能、可靠的密封技术和对不同工业气体的广泛适应性，为钐的高效、高纯分离提供了坚实的装备保障。深入理解其型号含义、结构原理、配件特性及维修维护要点，对于设备管理人员、工艺工程师乃至风机选型设计人员都至关重要。随着稀土产业向精细化、绿色化方向发展，对专用风机的效率、智能控制和长周期运行能力将提出更高要求，这也将持续推动风机技术的创新与进步。正确选用、精心维护轻稀土钐(Sm)提纯专用风机，是保障稀土战略资源稳定供应与提升企业经济效益的重要一环。

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