重稀土铒(Er)提纯专用离心鼓风机技术详解:以D(Er)1236-2.15型风机为核心

作者：王军（139-7298-9387）

关键词：重稀土铒提纯、离心鼓风机、D(Er)1236-2.15、风机配件维修、工业气体输送、稀土矿选矿

摘要

本文立足于稀土矿，特别是重稀土元素铒（Er）的湿法冶金提纯工艺流程，系统阐述与之配套的离心鼓风机技术基础。文章将重点剖析专用于高压气体输送的D(Er)系列高速高压多级离心鼓风机，以D(Er)1236-2.15型号为具体实例，详细解读其型号含义、技术特性、核心配件构成及维护修理要点。同时，结合稀土提纯中可能涉及的多种工艺气体，对风机在输送空气、工业烟气、惰性气体及活性气体时的适应性进行说明，并对“C(Er)”、“CF(Er)”等其他系列风机的应用场景进行简要介绍，旨在为稀土冶炼行业的风机选型、运行与维护提供专业技术参考。

第一章：重稀土铒提纯工艺与风机概述

重稀土元素铒（Er）因其独特的光、磁特性，在现代高科技领域具有不可替代的作用。其提纯通常源于氟碳铈矿、离子吸附型矿等稀土精矿，经过酸溶、萃取、沉淀、焙烧等多道复杂工序。在整个湿法冶金链条中，离心鼓风机扮演着“气动心脏”的关键角色，主要为以下几个环节提供稳定、可控的气源：

氧化焙烧与煅烧：为回转窑、焙烧炉提供充足的助燃空气（氧气）或作为保护气、输送气的惰性气体（如氮气、氩气），控制炉内气氛，实现稀土化合物的转化与分解。

气动搅拌与曝气：在萃取槽、反应釜中，通过鼓入空气或惰性气体进行搅拌，强化传质传热过程，或为特定生化、化学氧化过程提供氧源。

物料气力输送：利用气流输送粉状或颗粒状的中间产物，如稀土氧化物粉末。

烟气处理与环保：为脱硫、脱硝等环保设施提供氧化空气或流化风。

针对上述不同压力、流量、介质的需求，衍生出了多系列的专用风机。在重稀土铒提纯领域，常见的风机系列包括：适用于中低压、大风量场景的“C(Er)”型多级离心鼓风机；专为浮选工艺设计的“CF(Er)”与“CJ(Er)”型专用浮选离心鼓风机；满足高压输送需求的“D(Er)”型高速高压多级离心鼓风机；以及结构紧凑的“AI(Er)”型单级悬臂加压风机、“S(Er)”型单级高速双支撑加压风机和“AII(Er)”型单级双支撑加压风机。

第二章：核心设备详解:D(Er)1236-2.15型高速高压多级离心鼓风机

2.1 型号解析与技术参数

以D(Er)1236-2.15型风机为例，其型号编码蕴含了关键的技术信息：

“D”：代表该风机属于D系列高速高压多级离心鼓风机。该系列特点在于通过多级叶轮串联（通常≥2级）和高转速设计，实现单机更高的排气压力，适用于工艺流程中需要突破系统阻力、提供较高压力气源的环节。

“(Er)”：指明该风机设计优先考虑或适用于重稀土铒（Er）提纯的工艺环境，可能在材料选择、密封形式、防腐处理等方面进行了针对性优化。

“1236”：通常表示风机的额定流量，此处为每分钟1236立方米（1236 m³/min）。这是风机在标准进气状态下的核心性能参数之一。

“-2.15”：表示风机的出口相对压力为2.15个大气压（即表压为2.15 kgf/cm²或约0.211 MPa）。这标志着它是一款中高压风机。“-”后的数字直接标明了出口压力值。根据参考信息，若未标注进风口压力，则默认进风口压力为1个标准大气压。

作为对比，参考中提到的D(Er)300-1.8型，则表示流量为300 m³/min，出口压力为1.8个大气压的D系列风机。

2.2 设计与运行原理

D(Er)系列风机基于离心力原理工作。电机通过增速齿轮箱驱动风机主轴高速旋转，带动安装在主轴上的风机转子总成（包含多级叶轮、隔套、平衡盘等）同步转动。气体从进气室轴向进入，被高速旋转的叶轮捕获，在离心力作用下被甩向叶轮外缘，速度和压力得到提高。随后，气体流入扩压器，将部分动能转化为静压能。经过一级压缩的气体被导流至下一级叶轮的入口，进行再次压缩。如此逐级压缩，最终在末级出口达到设计压力（如2.15个大气压）后排出。

其“高速高压”特性源于：1）多级压缩：逐级提升压力，效率高于单级大幅压缩；2）高转速：通常配备齿轮箱增速，使叶轮线速度提高，单级增压能力显著增强；3）精密的气动设计：叶型、流道经过优化，减少内部流动损失。

2.3 核心配件系统剖析

D(Er)1236-2.15型风机的可靠运行依赖于以下关键配件系统的协同工作：

转子系统：

风机主轴：传递扭矩的核心部件，采用高强度合金钢锻造，经过精密加工和热处理，具有极高的刚性、疲劳强度和临界转速。其上的轴颈部位是轴承的支撑点。

风机转子总成：包括多级叶轮、定距套、平衡盘（鼓）、锁紧螺母等。叶轮是能量转换的核心，通常为焊接或铆接结构，选用不锈钢或高强度铝合金以承受离心应力。动平衡精度是转子总成的生命线，必须在高速动平衡机上校正到极高等级（如G2.5或更高），以防止振动超标。

支撑与润滑系统：

风机轴承与轴瓦：D系列高压风机常采用滑动轴承（轴瓦）。轴瓦内衬巴氏合金，与主轴轴颈形成油膜润滑，具有承载能力强、阻尼性能好、寿命长的优点。其间隙配合要求极为严格，通常为主轴直径的千分之一点二到千分之一点八。

轴承箱：容纳轴承、轴瓦并建立润滑油路的壳体。它必须保证良好的对中性、刚性和密封性，内部油路设计确保压力油能稳定供给每个润滑点。

密封系统（至关重要，尤其对于可能输送特殊气体的工况）：

气封与油封：在轴承箱与机壳之间，设置有气封和油封，防止机壳内气体窜入轴承箱污染润滑油，也防止润滑油泄漏。

碳环密封：在风机轴端，用于隔离工艺气体与大气或润滑系统。碳环密封由多段石墨环组成，依靠弹簧力抱紧轴颈，具有良好的自润滑性和微小的泄漏量，能适应较高的线速度和一定的温度变化，是输送清洁、无严重腐蚀性气体时的常用选择。对于氧气、氢气等特殊介质，密封形式需专门设计（如采用氮气阻塞密封、干气密封等）。

壳体与固定部件：包括进气室、蜗壳（机壳）、扩压器、回流器、级间密封等。它们共同构成了气体的流道，并承载着内部压力。材料需根据输送介质特性选择，可能涉及碳钢、不锈钢或特殊涂层。

第三章：风机维护、修理与故障诊断

对D(Er)1236-2.15这类关键设备，预防性维护和精准修理是保障连续生产、延长寿命的关键。

3.1 日常维护与监测

振动监测：安装在线振动监测系统，实时监控轴承座处的振动速度或位移。振动值异常升高往往是转子不平衡、轴承磨损、对中不良或喘振的先兆。

温度监测：密切关注轴承温度（通常应＜75℃）、润滑油温及出口气温。轴承温度骤升可能预示润滑故障或磨损加剧。

润滑管理：定期化验润滑油，监测其粘度、水分、金属颗粒含量。按规定周期更换合格的润滑油和滤芯。

性能监测：记录流量、压力、电流等参数，与设计曲线对比，效率下降可能暗示内部磨损（如密封间隙增大）。

3.2 常见故障与修理

振动过大：

原因：转子积垢或部件脱落导致不平衡；联轴器对中偏差超差；轴承（轴瓦）磨损间隙过大；基础松动。

修理：停机，重新进行转子高速动平衡；重新精确对中；检查并更换磨损的轴瓦，刮研至规定间隙；紧固地脚。

轴承温度高：

原因：润滑油不足、变质或牌号错误；冷却系统故障；轴瓦刮研不良，接触面积不足或间隙过小；轴向力过大（平衡盘失效）。

修理：检查油路、油泵、冷却器，更换合格润滑油；重新刮研或更换轴瓦，保证接触点和间隙；检查平衡盘密封间隙。

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、碳环密封）磨损过大，内泄漏严重；转速未达额定值；叶轮腐蚀或磨损。

修理：清洗或更换滤芯；解体测量并更换磨损的密封件（如迷宫密封齿、碳环）；检查驱动电机和齿轮箱；严重时需更换叶轮。

碳环密封泄漏量增大：

原因：碳环磨损超过极限；弹簧失效；密封腔压力或温度异常。

修理：停机更换整套碳环密封组件；检查调整密封气系统。

3.3 大修要点
风机运行一定周期（如2-3年）或累计一定时间后需进行计划性大修。内容包括：全面解体清洗；测量所有配合间隙（轴承间隙、密封间隙、叶轮与壳体间隙）；探伤检查主轴和叶轮；检查齿轮箱齿轮和轴承；更换所有易损件（密封、轴承、油封等）；重新组装后精细对中，并进行机械运转试验。

第四章：输送各类工业气体的注意事项

在铒提纯工艺中，风机输送的介质可能超出空气范畴，这对风机设计、材料和安全提出了特殊要求。D(Er)1236-2.15及其同系列风机在定制时需充分考虑介质特性：

空气：最常规介质。注意进气过滤，防止粉尘磨损。

工业烟气：可能含SO₂、水汽、颗粒物。需选用耐腐蚀材料（如316L不锈钢壳体/叶轮），加强进气洗涤和过滤，壳体考虑保温防腐蚀，密封需能抵抗酸性侵蚀。

二氧化碳(CO₂)、氮气(N₂)、氩气(Ar)等惰性气体：性质相对稳定。重点在于系统的严密性，防止气体泄漏造成浪费或工艺气氛破坏。密封要求高，常采用双端面机械密封或优质碳环密封配以阻塞气。

氧气(O₂)：强烈的助燃剂。禁油是核心要求！所有与氧气接触的部件（流道、密封腔）必须进行严格的脱脂清洗。轴承润滑需采用特殊的耐氧润滑脂或设计成隔离结构（如采用磁力轴承或具有氮气隔离的密封结构）。材料应选择在氧气中不易起火的铜合金或不锈钢（如蒙乃尔合金），并控制流速以防摩擦升温。

氢气(H₂)：密度小、易泄漏、易燃易爆。风机设计首重防泄漏与防爆。轴封必须采用极致密封，如干气密封。壳体连接面采用金属缠绕垫。电气部件需防爆等级。通常转子需进行特殊设计以适应低密度气体带来的低负荷特性。

氦气(He)、氖气(Ne)：稀有气体，价值高。对泄漏率要求极其苛刻，密封形式往往选用零泄漏或微泄漏的干气密封。

混合无毒工业气体：需明确成分比例，特别是腐蚀性成分、凝露特性、分子量等，以综合确定材料、密封和性能曲线修正。

选型警示：用户必须向风机供应商明确提供精确的介质成分、温度、湿度、进口压力等条件。输送非空气介质时，风机的流量、压力、功率都需要根据气体密度进行换算，性能曲线将完全不同。

第五章：其他系列风机在铒提纯中的应用简介

除核心的D系列高压风机外，其他系列在铒提纯生产线中也各司其职：

“C(Er)”型系列多级离心鼓风机：提供中等压力和较大流量，适用于萃取车间的大面积曝气搅拌或物料输送，性价比高，运行稳定。

“CF(Er)”与“CJ(Er)”型系列专用浮选离心鼓风机：专为稀土浮选工艺设计，特别优化了压力-流量曲线，确保在浮选槽液位变化时仍能稳定提供所需充气量，对泡沫特性有良好适应性。

“AI(Er)”型系列单级悬臂加压风机：结构简单紧凑，适用于小流量、中低压力的气体增压或输送点位，如实验室或小型反应釜。

“S(Er)”与“AII(Er)”型系列加压风机：均为单级，前者高速双支撑适用于中压场景，后者双支撑结构更稳固。可用于辅助的氧化空气供给、保护气循环等。

结论

重稀土铒的提纯是一个技术密集、流程严谨的领域，其对气动设备的要求兼具普遍性与特殊性。D(Er)1236-2.15型高速高压多级离心鼓风机作为高压气源的代表，其高效、可靠的运行离不开对型号参数的准确理解、对转子、轴承、密封等核心配件的精心维护，以及对输送介质特性的严格遵从。

在实际应用中，必须建立以状态监测为基础的预防性维护体系，培养精准的故障诊断与修理能力。同时，根据具体的工艺气体（无论是惰性的氩气、活泼的氧气，还是易爆的氢气）进行风机的针对性选型与安全配置，是确保整个稀土提纯生产线安全、稳定、高效运行的根本。通过科学地选择与应用“C(Er)”、“D(Er)”等全系列风机，可以精准匹配铒提纯各环节的气动需求，为提升我国重稀土资源的高效、高值化利用水平提供坚实的装备保障。