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重稀土铥(Tm)提纯专用风机技术详解:以D(Tm)1752-1.61型离心鼓风机为核心

作者:王军(139-7298-9387)

关键词:重稀土铥提纯、稀土矿提纯离心鼓风机、D(Tm)1752-1.61、风机配件、风机修理、工业气体输送、多级离心鼓风机、碳环密封

引言

在战略性矿产资源:稀土,特别是重稀土的分离与提纯工艺中,离心鼓风机扮演着至关重要的角色。作为气流动力与工艺气体的关键输送设备,其性能的稳定性、可靠性及与工艺的匹配度,直接影响到最终产品的纯度、回收率及生产成本。重稀土元素铥(Tm),因其独特的物理化学性质及在高科技领域的广泛应用,其提纯过程对配套风机的技术要求更为严苛。本文将系统阐述稀土矿提纯用离心鼓风机的基础知识,并重点围绕重稀土铥(Tm)提纯专用风机型号D(Tm)1752-1.61进行深入解析,同时对其核心配件、维修要点以及面向多种工业气体的输送风机进行综合性说明。

第一章 稀土提纯工艺与风机概述

稀土提纯,尤其是采用萃取、分离、煅烧等湿法及火法冶金联合工艺时,需要风机在不同环节提供稳定、洁净且参数精确的气流。这些气流可能用于物料的流态化输送、反应器的鼓风曝气、保护性气氛的营造、或尾气的引风处理。根据工艺压力、流量、介质性质的不同,衍生出了多个专用风机系列。

文中提及的系列风机正是为适应稀土提纯(含铥提纯)多元化需求而设计:

“C(Tm)”型系列多级离心鼓风机:通常用于中等流量、较高压力的工艺环节,结构紧凑,效率较高。 “CF(Tm)”/“CJ(Tm)”型系列专用浮选离心鼓风机:针对稀土矿浮选工序设计,强调气流平稳、可调,以适应浮选槽对气泡大小和分布的要求。 “D(Tm)”型系列高速高压多级离心鼓风机:本文重点,适用于要求大流量、高压力(相对)的苛刻工况,如大型反应釜的强制鼓风、长距离物料输送等。 “AI(Tm)”/“S(Tm)”/“AII(Tm)”型系列单级加压风机:分别对应悬臂、高速双支撑、常规双支撑结构,用于压力需求相对较低但流量范围广的场合,如车间通风、局部保护气供应、烟气循环等。

这些风机可输送的介质覆盖了空气、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。气体性质的差异(密度、粘度、腐蚀性、爆炸性等)是风机选型、材质选择和密封设计的核心依据。

第二章 重稀土铥(Tm)提纯专用风机D(Tm)1752-1.61深度解析

2.1 型号解读
风机型号:D(Tm)1752-1.61

“D”:代表“D型”系列高速高压多级离心鼓风机。该系列采用多级叶轮串联结构,通过逐级增压,最终达到较高的出口压力。其转子通常设计为高转速,以在紧凑的尺寸下实现高能头输出。 (Tm):明确标识此风机为重稀土铥(Tm)提纯工艺专用或经过特殊设计/材质适配,强调了其应用的专业性与特殊性。 “1752”:表示风机在标准进气状态下的额定流量,单位为立方米每分钟(m³/min)。即,该风机的设计流量为1752 m³/min。这是一个相当大的流量,暗示其可能用于大规模铥提纯生产线的主流程鼓风或全厂性气体输送。 “-1.61”:表示风机的出口绝对压力为1.61个大气压(或约0.61公斤力每平方厘米的表压)。参考注释中“如果没有‘/’就表示进风口压力是1个大气压”,可知该风机进口压力为常压(1个标准大气压)。因此,其产生的压力升(压比)为1.61。

作为对比,型号D(Tm)300-1.8表示:D系列铥提纯专用风机,流量300 m³/min,出口压力1.8个大气压(压比1.8)。可见,D(Tm)1752-1.61是一款大流量、中高压力的机型,适用于需要大风量鼓风,同时需克服一定系统阻力的铥提纯工序。

2.2 设计与性能特点
为满足铥提纯工艺的连续性、稳定性和高纯度要求,D(Tm)1752-1.61风机在设计上必然具备以下特点:

高可靠性结构:多级壳体通常采用水平剖分或垂直剖分式,便于内部检修。转子经过严格的动平衡校正,确保在高速运行下的振动值极低。 材质特殊性:与铥提纯工艺介质接触的过流部件(如叶轮、蜗壳、部分密封),可能根据工艺气是否具有腐蚀性(如含氯、氟化合物),选用不锈钢(如304、316L)、双相钢甚至更高等级的耐蚀合金。对于输送纯净保护气体(如N₂、Ar)的情况,则着重考虑材料的洁净度和防脱落性。 精确的气动设计:通过多级叶轮的参数优化匹配,确保在设计点(1752 m³/min, 压比1.61)附近具有高的运行效率和宽广的稳定工作区间,以适应工艺参数的微小波动。 驱动方式:如此大流量高压力的风机,极可能采用汽轮机或变频调速电机驱动,以实现流量和压力的灵活、节能调节。

第三章 风机核心配件详解

D(Tm)系列等高速高压离心鼓风机的稳定运行,依赖于一系列精密、可靠的配件。以下对关键配件进行说明:

风机主轴:作为整个转子部件的核心承载与动力传递部件,要求极高的强度、刚度和抗疲劳性能。通常采用优质合金钢(如42CrMo)锻制,经调质处理,各轴段(安装叶轮、轴承处)有严格的尺寸精度和表面硬度要求。 风机转子总成:包含主轴、各级叶轮、定距套、平衡盘(如有)、联轴器部件等。叶轮作为核心做功元件,其型线(后弯式为主)、材质和制造工艺(焊接、铆接或精密铸造)直接决定风机效率和性能。整个转子总成在装配后需进行高速动平衡,确保残余不平衡量在标准允许范围内。 风机轴承与轴瓦:对于D型高速高压风机,滑动轴承(轴瓦)应用普遍。轴瓦通常采用巴氏合金衬层,具有良好的嵌藏性、顺应性和抗胶合能力。润滑系统需保证稳定供给压力油,形成完整的油膜,将转子悬浮起来,实现无接触旋转,摩擦功耗小,寿命长。 密封系统:这是防止工艺气泄漏、保证工艺纯度和安全的关键。 气封(迷宫密封):安装在级间和轴端,利用一系列节流齿与轴形成微小间隙,通过多次节流膨胀效应来减小气体泄漏。结构简单,非接触,可靠性高。 碳环密封:一种接触式干气密封的演变或辅助形式。由多个碳环在弹簧力作用下轻微抱轴,实现密封。常用于防止轴承箱润滑油蒸汽进入流道,或作为工艺气密封的辅助安全密封。耐磨性好,有一定自润滑性。 油封:主要用于轴承箱两端,防止润滑油外泄。常用骨架油封或机械式油封。 轴承箱:容纳和支持主轴轴承(轴瓦)的部件,内部有润滑油路和腔室。要求有足够的刚度和散热性能,通常设计有观察窗(油镜)、温度测点接口等。

第四章 风机修理要点与维护策略

针对D(Tm)1752-1.61这类关键设备,预防性维护和计划性修理至关重要。

日常监测与巡检振动监测:使用在线或便携式振动分析仪,监测轴承座振动速度、位移值及其频谱变化。振动异常往往是转子不平衡、对中不良、轴承磨损或松动的最早征兆。 温度监测:重点关注轴承温度(回油温及瓦温)、电机绕组温度。异常温升可能指示润滑不良、冷却失效或过载。 工艺参数监控:记录流量、进出口压力、电流,比对性能曲线,判断是否存在堵塞、泄漏或系统阻力变化。 润滑油分析:定期取样化验润滑油粘度、水分、金属颗粒含量,预测内部磨损状况。 定期检修内容拆卸与清理:按规程拆卸,清洗各部件,特别是流道内的结垢或沉积物(在输送某些工艺气时可能产生)。 转子检查与再平衡:检查叶轮有无腐蚀、磨损、裂纹(可辅以着色探伤)。检查主轴有无弯曲、磨损。根据检查结果,决定是否需要重新进行动平衡校正。不平衡量计算公式通常遵循“许用不平衡量等于转子质量乘以许用偏心距”的原则。 轴承与轴瓦检修:测量轴瓦间隙(常用压铅法)和接触面积。检查巴氏合金层有无剥落、磨损、裂纹。必要时进行刮研或更换。 密封系统更换:检查迷宫密封齿磨损情况,间隙超标需更换密封体或镶条。更换老化的碳环密封和所有油封。 对中复查:风机与驱动机重新连接前,必须精确进行轴对中,通常使用激光对中仪,确保冷态和热态补偿后的对中精度。 油系统清洗:彻底清洗轴承箱、油路,更换或过滤润滑油。 大修与性能恢复:运行数年后,可能需进行大修,包括叶轮升级更换、主轴修复或更换、壳体流道修复等,以恢复风机原始性能。

第五章 输送各类工业气体的风机设计考量

如前所述,稀土提纯工艺涉及多种气体。输送不同工业气体时,风机设计需进行特殊调整:

气体密度影响:风机产生的压力与气体密度成正比。输送轻气体(如H₂、He)时,相同转速下压力远低于空气,所需功率也小;反之,输送重气体(如Ar、CO₂)时,压力和功耗增大。选型时必须按实际气体密度换算性能。 腐蚀性与材质选择:输送氧气(O₂)需禁油并采用铜合金或不锈钢等不易发生火花氧化的材料;输送潮湿氯气等需选用超级奥氏体不锈钢或镍基合金;输送二氧化碳(尤其含水)时需注意碳钢的腐蚀问题。 安全与密封:输送氢气(H₂)时,首要考虑防泄漏(氢脆、易燃易爆),密封等级要求极高,常采用干气密封等尖端技术。氮气(N₂)、氩气(Ar)作为保护气,要求风机内腔洁净,防止油污污染。 温度与冷却:输送高温工业烟气时,需考虑风机材质的耐温性、轴承和润滑系统的冷却方式,甚至采用水冷夹套壳体。 结构微调:对于“S(Tm)”型单级高速风机,其齿轮箱和叶轮设计需适应气体特性。“AII(Tm)”型等双支撑风机则更注重刚性,适合介质密度变化大的场合。

结论

重稀土铥(Tm)的提纯是一项精密的工业过程,对为其提供动力的离心鼓风机提出了高性能、高可靠、高适配性的综合要求。D(Tm)1752-1.61型高速高压多级离心鼓风机作为该领域的专用设备代表,其大流量、中高压力的特性满足了特定工艺环节的需求。深入理解其型号含义、核心配件构成、维护修理要点,并掌握其适应不同工业气体的设计变通原则,对于风机技术人员保障铥提纯生产线的稳定运行、提升工艺水平、降低维护成本具有重要的实践意义。未来,随着稀土提纯技术的不断进步,对配套风机的智能化、高效化、特种化要求也将持续提高,这需要风机技术工作者与工艺专家更紧密地协作与创新。

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