重稀土铥(Tm)提纯专用风机技术全解析:以D(Tm)2621-2.70型高速高压多级离心鼓风机为例

作者：王军（139-7298-9387）

关键词：重稀土铥提纯 离心鼓风机 D(Tm)2621-2.70 风机配件 风机维修 工业气体输送 稀土矿物加工 高速高压风机

一、重稀土铥(Tm)提纯工艺对风机设备的特殊要求

稀土元素是现代高科技产业不可或缺的战略资源，其中重稀土铥(Tm)因其独特的磁性和光学特性，在激光材料、核医学、高温超导等领域具有不可替代的作用。铥的提纯过程极为复杂，通常涉及矿石破碎、浮选、酸浸、萃取、还原等多个环节，每个环节都对气体输送设备提出了极为苛刻的要求。

在铥的浮选和后续提纯工序中，鼓风机需要为跳汰机、浮选槽、气动输送系统及反应容器提供稳定、可控的气流。这些气流不仅需要精确的压力和流量参数，还必须具备以下特性：第一，绝对的气体纯净度，避免任何油分或杂质污染工艺流程；第二，卓越的耐腐蚀性能，能够抵抗酸性气体和化学蒸汽的侵蚀；第三，极高的运行稳定性和可靠性，确保连续生产的工艺一致性；第四，灵活的调节性能，以适应不同工艺阶段的气量变化；第五，优异的密封性能，防止贵重稀土粉尘外泄和外界空气渗入。

为满足这些特殊需求，专门开发了以“Tm”为标识的稀土提纯专用风机系列，其中D(Tm)2621-2.70型高速高压多级离心鼓风机是用于铥提纯关键工序的核心动力设备。

二、D(Tm)2621-2.70型风机完整技术规格与型号解析

重稀土铥(Tm)提纯专用风机:D(Tm)2621-2.70型高速高压多级离心鼓风机，其型号编码包含了该设备的全部核心性能参数：

系列标识“D(Tm)”：代表这是D系列高速高压多级离心鼓风机，专门适配于铥(Tm)提纯工艺环境。D系列风机的设计特点是采用多级叶轮串联结构，通过逐级增压的方式，在紧凑的尺寸内实现较高的压比，特别适合需要中高压气体的工艺流程。

流量参数“2621”：表示风机在标准进气条件下的额定容积流量为每分钟2621立方米。这个流量值是针对铥提纯过程中跳汰机或特定反应器的用气需求而精确匹配的，确保工艺气体供应充足且不过剩，以达到最佳的选矿效率和反应条件。

压力参数“-2.70”：破折号后的数字表示风机出口的绝对压力值为2.70个大气压（即表压约为1.70公斤力每平方厘米）。此压力等级足以克服铥矿浆在跳汰机或管道系统中的阻力，并提供必要的动能用于矿物分离。型号中未标注进口压力，默认为标准大气压（1个标准大气压）。若工况特殊，型号会以“进口压力/出口压力”的形式表示，例如“1.05/2.70”。

该风机的基本设计工况为输送清洁空气，用于与跳汰机配套完成铥矿的初步富集。其性能曲线经过特殊优化，在2621立方米每分钟的额定点附近具有平坦的特性，使得即使在管网阻力略有波动时，流量也能保持相对稳定，这对维持跳汰床层的稳定性和分选精度至关重要。

三、风机核心部件详解：结构、功能与选材

重稀土铥(Tm)提纯专用风机:D(Tm)2621-2.70的高性能源于其精密的内部结构和特种材料的应用。

1. 风机主轴
主轴是传递驱动扭矩和支撑转子旋转的核心部件。D(Tm)2621-2.70的主轴采用高强度合金钢（如42CrMo）整体锻制而成，经过调质热处理获得优异的综合机械性能:高强度的同时兼具良好的韧性。所有轴承档和轴颈部位均经过高频淬火或氮化处理，表面硬度达到HRC50以上，并经过精密磨削，确保尺寸精度在微米级，表面粗糙度Ra值低于0.4微米，以最大程度减少轴瓦磨损和振动。主轴的设计充分考虑临界转速，工作转速远低于一阶临界转速，并避开其75%以上的范围，保证运行平稳。

2. 风机转子总成
转子总成是风机做功的核心，由主轴、多级叶轮、定距套、平衡盘和联轴器轮毂等组成。叶轮采用高强度铝合金（如AL7075）或沉淀硬化不锈钢（如17-4PH）精密铸造或五轴联动数控加工中心铣制，确保型线准确、表面光洁。每个叶轮在装配前都经过单独的高速动平衡校正，剩余不平衡量达到G2.5级或更高标准。整个转子组装完成后，进行整体高速动平衡，确保在最高工作转速下振动速度值低于4.5毫米每秒。平衡盘用于自动平衡多级叶轮产生的轴向推力，其与平衡鼓的配合间隙经过精确计算。

3. 风机轴承与轴瓦
考虑到D系列风机的高转速和重载荷特性，D(Tm)2621-2.70通常采用液体动压滑动轴承（轴瓦），其稳定性优于滚动轴承。轴瓦基体为铸造锡青铜（ZCuSn10P1），内表面浇铸巴氏合金（如锡基巴氏合金ChSnSb11-6）作为耐磨层。巴氏合金具有良好的嵌入性、顺应性和抗胶合能力。轴瓦采用四油楔或椭圆设计，在旋转时能形成多个稳定的压力油膜，具有优异的抗振性和承载能力。润滑油通过专供系统进行强制循环，并配有冷却器控制油温。

4. 密封系统
密封是防止介质泄漏和污染的关键，尤其在稀土提纯环境中。

气封（级间密封与轴端密封）：通常采用迷宫密封。在转子上车削出密集的梳齿，与静止件上的蜂窝状密封环或铜合金密封片形成一系列曲折的节流间隙，极大增加了气体泄漏的阻力。密封材料需具备一定的耐磨性和退让性，避免与转子擦碰时产生严重损伤。

碳环密封：在输送特殊气体或要求零泄漏的场合，会采用一组串联的碳环密封。特种石墨环在弹簧力作用下紧贴轴套表面，形成径向接触式密封。碳材料具有自润滑、耐高温和化学惰性的优点。多组碳环之间可通入阻塞气（如氮气），进一步阻断工艺气体的外泄。

油封：主要用于轴承箱两端，防止润滑油外漏和外界灰尘进入。采用耐高温氟橡胶或聚四氟乙烯材质的骨架油封，有时辅以甩油环结构。

5. 轴承箱与壳体
轴承箱为重型铸铁或铸钢件，为轴承提供刚性支撑，内部有精确的油路。风机壳体（蜗壳和隔板）根据压力等级采用高强度铸铁或球墨铸铁铸造。所有过流部件（特别是输送腐蚀性气体时）的内表面可能会涂覆耐腐蚀涂层，如环氧酚醛或聚氨酯涂层。壳体的中分面采用高强度螺栓紧固，并使用专用密封胶确保气密性。

四、风机维修与维护核心要点

重稀土铥(Tm)提纯专用风机:D(Tm)2621-2.70的长期稳定运行依赖于科学、规范的维修与维护。

1. 日常维护与监测

振动监测：安装在线振动监测系统，持续监测轴承座处的振动速度和位移幅值。定期进行振动频谱分析，可早期发现转子不平衡、对中不良、轴承磨损或气动激振等故障。

温度监测：实时监控轴承温度、润滑油进回油温度及电机绕组温度。轴承温度骤升通常是润滑不良或磨损加剧的标志。

润滑油管理：定期检查润滑油油位、油质。每半年至一年对润滑油进行抽样化验，检测其粘度、水分含量和金属磨粒。严格按照规定周期更换润滑油和滤芯。

性能监测：记录进气压力、排气压力、流量、电流等运行参数，与风机性能曲线对比，判断效率是否下降，是否存在内部泄漏或堵塞。

2. 定期检修项目

小修（运行3000-6000小时）：主要包括检查并紧固所有连接螺栓；清洗润滑油过滤器、冷却器；检查联轴器对中情况并重新校正；检查密封有无明显泄漏；清理进气过滤器。

中修（运行12000-18000小时）：包括小修全部内容，并增加：打开轴承箱检查轴瓦磨损情况，测量间隙（顶隙、侧隙）；检查碳环密封磨损量并视情更换；对转子进行现场动平衡校验；检查所有仪表和传感器的准确性。

大修（运行30000-40000小时或根据状态评估）：风机完全解体检修。包括：转子总成吊出，全面检查叶轮、主轴、平衡盘；对叶轮进行无损探伤（如着色渗透或超声波检测）；根据检查结果更换所有磨损超差的部件，如轴瓦、密封环、碳环、气封片等；壳体过流部分检查防腐层，必要时重新涂覆；大修后转子必须重新进行高速动平衡，整机重新对中，并进行机械运转试验和性能测试。

3. 常见故障分析与处理

振动超标：首先检查对中情况；其次检查地脚螺栓是否松动；若排除外部因素，则可能为转子积灰导致不平衡（需清洗并动平衡），或轴瓦磨损间隙过大（需更换轴瓦），或发生喘振（需调整运行工况点远离喘振区）。

轴承温度高：检查润滑油压力、流量和冷却水是否正常；化验润滑油是否变质或含水；检查轴瓦接触面是否不良、间隙是否过小。

排气压力或流量不足：检查进气过滤器是否堵塞；检查级间迷宫密封是否磨损严重导致内泄漏增大；检查叶轮流道是否有腐蚀或积垢。

异常噪声：尖锐啸叫声可能来自密封摩擦；周期性撞击声可能来自内部件松动；喘振时伴有剧烈低频轰鸣和气流波动。

五、输送各类工业气体的风机技术适配

在铥的完整提纯链中，除了使用空气进行选矿，还需使用多种特定工业气体进行化学反应、保护或输送。针对不同气体特性，风机系列和设计需相应调整。

1. 气体特性与风机选型关联

密度影响：气体密度直接影响风机所需功率（功率与密度成正比）和压力特性。如输送氢气(H₂)时，因密度极低，需更多级数或更高转速才能达到所需压力，且对密封要求极高。输送二氧化碳(CO₂)或氩气(Ar)等密度较大的气体时，需校核电机功率是否充足。

腐蚀性：如氧气(O₂)、潮湿的氯气(Cl₂)或酸性工业烟气，要求过流部件（叶轮、壳体）采用不锈钢（如316L）、蒙乃尔合金甚至钛材，并禁用可燃的润滑油（氧气风机需采用特殊润滑剂或无油结构）。

危险性：氢气、氧气具有燃爆风险。氢气风机要求极高的防泄漏等级（常采用干气密封或磁力耦合传动），所有部件静电接地良好。氧气风机必须彻底除油，装配时使用专用工具和清洗剂。

纯净度要求：如输送高纯氮气(N₂)用于保护气氛，或氦气(He)、氖气(Ne)等稀有气体，必须确保风机内部无污染源，采用无油结构（如磁悬浮或空气轴承），或采用特殊的密封隔离措施。

2. 各系列风机在工业气体输送中的应用

“C(Tm)”型多级离心鼓风机：适用于中压、大流量且气体相对洁净的场合，如向大型浸出槽输送空气或惰性气体进行搅拌。

“CF(Tm)”与“CJ(Tm)”型专用浮选离心鼓风机：专为浮选工艺优化，特别注重流量调节的灵敏性和出口压力的稳定性，以维持浮选槽内气泡大小和分布的均匀性，可用于输送空气或氮气（如需抑制性浮选）。

“AI(Tm)”型单级悬臂加压风机：结构紧凑，适用于压力要求不高、但需要防腐蚀材质的场合，如输送微量腐蚀性工艺尾气。

“S(Tm)”型单级高速双支撑加压风机：采用齿轮箱增速，单级叶轮即可达到较高压比，效率高，适用于输送氮气、二氧化碳等需要中等压力的纯净气体。

“AII(Tm)”型单级双支撑加压风机：结构更为稳固，适用于流量较大、工况平稳的气体输送，如向循环管路中补充氩气等惰性气体。

对于重稀土铥(Tm)提纯专用风机:D(Tm)2621-2.70，若需改造用于输送特定工业气体，必须进行重新核算和设计变更，包括：材料兼容性选择、密封系统重新配置（如改用双端面干气密封）、转速和功率的调整、以及符合特定气体安全规范的防爆和泄压设计。

六、总结

D(Tm)2621-2.70型高速高压多级离心鼓风机作为重稀土铥提纯工艺中的关键动力设备，其设计、制造、维护的全过程都体现了高度的专业性和针对性。从型号解读到核心部件解析，从精细维护到故障处理，再到针对不同工业气体的技术适配，每一个环节都深刻影响着铥提纯的效率、纯度和成本。

随着稀土材料战略地位的不断提升，对提纯设备的技术要求也将日益严苛。未来，风机技术将向着更高效率、更高可靠性、更智能化的状态监测与故障预警、以及更广泛的介质适应性方向发展。例如，将磁悬浮轴承技术应用于高速风机，可实现完全无油和主动振动控制；将大数据和人工智能算法应用于运行数据挖掘，可实现预测性维护，进一步保障重稀土提纯生产线的连续、稳定、高效运行。