重稀土铒(Er)提纯专用离心鼓风机技术详解:以D(Er)834-1.93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)834-1.93、风机配件、风机修理、工业气体输送、多级离心风机、轴瓦、碳环密封

摘要
本文针对重稀土元素铒（Er）湿法冶金提纯工艺中的关键气体输送与加压设备:离心鼓风机，进行系统性技术阐述。文章以“D(Er)”型系列高速高压多级离心鼓风机中的具体型号D(Er)834-1.93为核心分析对象，详细解析其型号含义、设计特点、在铒提纯流程中的应用定位。同时，深入剖析风机核心配件（如主轴、转子总成、轴瓦、密封系统）的功能与选材要求，综述风机常见故障与修理要点。最后，结合稀土提纯行业可能涉及的各种工艺气体，对离心鼓风机输送不同介质（如氮气、氧气、氩气等）时的设计考量与变型系列进行说明，旨在为从事稀土分离提取的技术人员提供设备层面的专业知识支持。

一、 绪论：重稀土铒提纯工艺与气体动力设备的关键性

重稀土元素铒（Er）是高性能永磁材料、光纤放大器、核工业屏蔽材料等领域不可或缺的战略资源。其提纯主要采用溶剂萃取、离子交换等湿法冶金工艺，过程中涉及多个需精确控制气态环境的环节，例如：

氧化/还原气氛控制：某些中间化合物的焙烧或转化需要在特定氧气分压或惰性气氛（如氮气、氩气）下进行。

气动搅拌与曝气：萃取槽或反应槽中，为了强化传质、促进混合或提供反应气体（如空气氧化），需要引入洁净、稳定压力的气体。

气流分级与输送：在干燥或物料输送环节，需要干燥、无油的压缩空气或惰性气体。

尾气处理与循环：对工艺产生的废气（如酸性烟气）进行加压输送至处理系统。

这些环节对提供气源动力的鼓风机提出了苛刻要求：压力稳定、流量可调、密封可靠（防止产品污染或危险气体泄漏）、材质耐腐蚀（针对特定工艺气体）、运行连续稳定。离心鼓风机，特别是多级高压型，以其效率高、流量大、输出气体无油污、易于自动化控制等优势，成为重稀土提纯生产线中不可替代的关键动设备。

二、 稀土提纯专用离心鼓风机系列概览与型号解读

为适应稀土提纯复杂多样的工艺需求，风机发展出多个专用系列，均在基础系列代号后以“(Er)”标识其针对铒及其他稀土元素工艺的优化设计，主要体现在材质兼容性、密封等级和防污染设计上。

C(Er)型系列多级离心鼓风机：常规多级离心式，效率与可靠性均衡，适用于中压、大流量的空气或中性气体输送，常用于车间气源、物料输送。

CF(Er)型与CJ(Er)型系列专用浮选离心鼓风机：针对稀土矿物浮选工艺优化，特别注重流量调节的灵敏性和出口压力的稳定性，以保障浮选槽气泡生成均匀与矿物品位。两者可能在传动方式或进气结构上有所不同。

D(Er)型系列高速高压多级离心鼓风机：本文重点系列。采用高转速设计（通常通过齿轮箱增速或直联高速电机驱动），通过多级叶轮串联获得较高压升。结构紧凑，适用于需要较高出口压力（如1.5个大气压以上）的工艺环节，是铒提纯中氧化焙烧、高压曝气等关键工序的首选。

AI(Er)型系列单级悬臂加压风机：结构简单，单级叶轮悬臂安装。适用于中低压力、中等流量的加压场合，维护相对简便。

S(Er)型系列单级高速双支撑加压风机：单级叶轮，但转速高，采用叶轮两端支撑的刚性轴设计，适用于高压比、中小流量的工况，效率突出。

AII(Er)型系列单级双支撑加压风机：经典的单级双支撑结构，坚固耐用，适用于多种中压场合，是工业通用性较强的机型。

核心型号深度解读：D(Er)834-1.93

以型号 D(Er)834-1.93为例，进行详细技术参数解析：

“D”：代表该风机属于“D型系列高速高压多级离心鼓风机”。意味着它采用多级叶轮串联、高转速设计，是获取高压力的核心特征。

“(Er)”：专属标识，表明该风机从设计、材料选择（尤其是过流部件和密封材料）到制造标准，均针对重稀土铒提纯工艺环境（可能存在的腐蚀性、高纯度要求）进行了优化和适配。

“834”：代表风机在标准进口状态（通常指进口压力为1个标准大气压，温度20℃，介质为空气）下的额定体积流量，单位为立方米每分钟（m³/min）。即，该风机设计的额定流量为834 m³/min。这是一个关键选型参数，需与工艺计算所需的气体流量（考虑余量）匹配。

“-1.93”：代表风机的出口表压为1.93个大气压（通常写作1.93 kgf/cm²或约0.189 MPa）。这是一个绝对压力值（相对于标准大气压的超出部分）。它指示了风机能够克服下游系统阻力并提供所需工艺压力的能力。

进口压力默认：根据规范，型号中若无“/”符号及前置数字，则表示默认进口压力为1个标准大气压（绝压）。因此，D(Er)834-1.93的进出口压比约为 (1.93+1)/1 = 2.93。

配套与应用：该型号风机流量大、压力高，在铒提纯中可能用于大规模萃取线的气动搅拌供气、高压氧化焙烧炉的助燃空气供给，或作为尾气增压回收系统的主风机。其选型需与工艺流程设计方（如跳汰机、反应釜供应商）共同确定，确保工况点落在风机的高效区内。

三、 D(Er)型系列风机核心配件技术说明

风机的可靠性、效率和使用寿命极大地依赖于关键配件的设计与制造质量。

风机主轴：作为传递扭矩、支撑转子旋转的核心部件，D(Er)系列主轴必须具有极高的强度、刚性和疲劳抗力。通常采用优质合金钢（如42CrMo）整体锻制，经调质热处理获得优异的综合机械性能。高精度数控机床加工，确保各轴段（安装叶轮、轴承、联轴器处）的同心度、圆柱度及表面光洁度。对于高速转子，需进行严格的动平衡校正，并计算其临界转速，确保工作转速远离临界转速区，避免共振。

风机转子总成：指由主轴、各级叶轮、定距套、锁紧螺母等组装而成的旋转组件。这是风机的“心脏”。

叶轮：多级离心风机的核心增压元件。D(Er)系列叶轮通常采用后弯式叶片设计以获取较高效率和较宽稳定工况范围。材质根据输送气体性质选择：输送空气或惰性气体可用高强度铝合金或不锈钢；若气体含腐蚀成分，则需采用不锈钢（如304、316）甚至更高级别的耐蚀合金。叶轮需经过精密铸造或数控铣削，并进行超速试验和单独的动平衡。

装配：各级叶轮与定距套按严格顺序安装在主轴上，通过液压螺母或加热法进行最终锁紧，形成可靠的过盈配合。整个转子总成装配完成后，必须在高精度动平衡机上进行整体高速动平衡，将不平衡量控制在极低标准（如G2.5级以下），这是保证风机平稳运行、振动小的关键。

风机轴承与轴瓦：D(Er)系列高速高压风机常采用滑动轴承（轴瓦），因其承载能力大、阻尼性能好、适合高速运行。

轴瓦材料：常用巴氏合金（白合金）衬层，具有良好的嵌藏性、顺应性和抗胶合能力。瓦背为高强度钢壳。

润滑与冷却：轴承箱内建立强制循环油系统，润滑油不仅起润滑作用，还带走摩擦热和部分转子传导热。油温、油压需连续监控。

轴承箱：是容纳轴承、提供润滑回路的铸件或焊件。要求刚性足，安装面精度高，确保与风机机壳的对中。内部油路设计需合理，避免死区，保证油流畅通。

密封系统：防止气体泄漏和油污进入流道的关键，在要求无污染输送的稀土提纯中至关重要。

气封与油封：在轴穿过机壳的部位，通常设置碳环密封作为主要的气体密封。碳环材料具有自润滑、耐磨损、摩擦热小的特点，多道碳环组合形成迷宫式密封，极大减小了高压气体向大气的泄漏。在轴承箱内侧，则采用骨架油封或机械密封，防止润滑油窜入机壳污染气体，也防止气体进入轴承箱。

碳环密封：由多个分割的碳环组成，依靠弹簧力抱紧轴颈，形成动态密封。其设计需考虑密封介质的特性、压力差和转速，选择合适的碳材料等级（如浸渍巴氏合金或特殊树脂的碳石墨）。维护时需检查碳环的磨损量和弹簧力。

四、 风机常见故障诊断与修理要点

针对D(Er)系列等高速离心鼓风机，维护修理需专业化。

振动超标：最常见故障。原因可能：转子不平衡（叶轮结垢、磨损、部件松动）、对中不良（与电机连接不对中）、轴承损坏（轴瓦磨损、巴氏合金剥落）、基础松动或喘振（系统阻力过大，风机进入不稳定工作区）。修理需先精确诊断，对症处理：重新动平衡、校正对中、更换轴承、加固基础或调整运行工况避开喘振区。

轴承温度高：原因：润滑油问题（油质劣化、油量不足、油路堵塞）、轴承间隙不当（过小导致摩擦发热，过大导致油膜不稳定）、冷却不良（冷却器效率下降）。修理：检查清理油系统，更换合格润滑油，调整轴承间隙，清洗冷却器。

风量或压力不足：可能：滤网堵塞（进口阻力增加）、密封间隙过大（内泄漏严重，特别是级间密封和轴端密封）、转速下降（联轴器打滑或电机问题）、叶轮磨损或腐蚀（效率下降）。修理：清洗过滤器，检查并更换磨损的密封件（如迷宫密封齿、碳环），检查传动系统，必要时修复或更换叶轮。

异常噪音：伴随振动可能为轴承损坏；气流噪音可能为喘振或旋转失速；金属摩擦声可能为内部动静件碰擦。需立即停机检查。

修理流程：必须遵循安全规程。拆卸时做好标记，测量关键数据（如轴承间隙、叶轮窜量）。清洗检查所有零件，重点检查主轴有无裂纹（可探伤）、叶轮有无裂纹或严重磨损、轴瓦接触面和巴氏合金层状态、密封件磨损情况。更换所有损坏或达到寿命的零件（如密封环、轴承、O型圈）。精密装配，确保各部件清洁、对中准确、间隙合格。最终测试，修理后必须进行机械运转试验，测量振动、温度、噪声等参数达标后方可投入运行。

五、 输送不同工业气体的风机设计考量

稀土提纯中可能使用多种气体，风机设计需相应调整。

空气：最常用介质。设计考虑防锈（过流部件不锈钢或涂覆处理）、过滤（进气高效过滤除尘埃）。

惰性气体（氮气N₂、氩气Ar、氦气He等）：通常化学惰性，但对密封要求极高，防止贵重气体泄漏。需采用更高级别的密封（如干气密封或特殊设计的碳环密封），电机需防爆（若用于可能置换氧气的环境）。

氧气O₂：强氧化性，极具危险性。所有过流部件必须采用禁油设计和脱脂处理，绝对防止油脂存在。材质需用铜合金或不锈钢（但需注意某些不锈钢在高压纯氧中有着火风险），密封需无火花材料。设计制造需符合严格的氧气设备规范。

氢气H₂：密度小，渗透性强，易泄漏、易爆。风机设计重点在于极致防泄漏：密封系统极为关键（常采用干气密封串联迷宫密封），壳体设计考虑防氢脆材料（如低强度钢），电气全部防爆。由于气体密度低，相同压力下所需功耗较空气小，但叶轮级数可能增多。

二氧化碳CO₂：可能含水形成碳酸，有弱腐蚀性。材质需耐酸蚀（如316L不锈钢），并考虑气体密度较大对轴功率的影响。

工业烟气：成分复杂，可能含酸性组分、粉尘、湿度高。风机需考虑防腐（如采用玻璃钢涂层、高镍合金）、耐磨（叶轮表面堆焊硬质合金）、防结垢（设计便于清洗）、保温（防止低温腐蚀）。进口需设置高效的除尘、除雾装置。

对于输送上述特殊气体，在选型时必须在型号中明确介质成分、浓度、温度、进口压力等条件，以便制造商对材料、密封、安全防护进行专门设计。例如，输送高压氧气的风机，其型号可能需要特别标注，并在结构上与标准空气风机有本质区别。

六、 结论

离心鼓风机作为重稀土铒提纯工艺中的动力核心，其选型、运行维护的专业性直接关系到生产线的稳定、产品的纯度和生产安全。D(Er)834-1.93型高速高压多级离心鼓风机代表了为满足特定工艺高压大风量需求而设计的高性能设备。深入理解其型号含义、掌握核心配件（如转子、轴瓦、碳环密封）的技术要点，是保障设备长周期稳定运行的基础。同时，针对不同工业气体的物化特性，对风机进行针对性的材料、密封和安全设计，是拓展风机在复杂稀土提纯工艺中应用范围的关键。未来，随着稀土提纯技术向更高效、更绿色方向发展，对离心鼓风机的智能控制、能效提升和适应性也将提出更高的要求。