重稀土铒(Er)提纯专用离心鼓风机技术解析:以D(Er)1671-2.70型为核心

作者：王军（139-7298-9387）

关键词：重稀土铒提纯、离心鼓风机、D(Er)1671-2.70型号、风机配件、风机维修、工业气体输送、多级离心风机、气动密封、稀土冶金设备

引言：稀土提纯工艺中的“气动心脏”

在重稀土元素，特别是铒(Er)的湿法冶金与提纯工艺流程中，离心鼓风机扮演着无可替代的“气动心脏”角色。从矿石浮选、浸出搅拌、溶液萃取到后期的结晶干燥，几乎每一环节都依赖于风机提供的稳定、可控的气体流动与压力支持。针对重稀土铒提纯工艺中高压、高纯度、强腐蚀性气体环境等特殊需求，专门设计的离心鼓风机系列应运而生。本文将系统阐述此类风机的基础知识，并深入解析代表型号D(Er)1671-2.70的技术特性，同时对关键配件、维修要点及广泛的工业气体输送应用进行详细说明。

第一章：重稀土铒(Er)提纯工艺对风机的特殊要求

重稀土铒的提纯是一个复杂的物理化学过程，通常涉及浮选、焙烧、酸浸、溶剂萃取、沉淀、煅烧等多个单元操作。风机在其中主要承担以下任务：

供氧与氧化：在焙烧等工序中，为反应提供充足氧气或空气。

气力搅拌与曝气：在浸出槽、萃取槽中，通过气体输入实现溶液均质化、强化传质。

气体保护与输送：在保护性气氛（如氮气、氩气）下进行某些反应，或输送工艺气体（如CO₂用于沉淀）。

物料输送与干燥：输送热风进行物料干燥或气力输送固体物料。

这些工艺对风机提出了高压力、耐腐蚀、密封严、运行稳、易调控的核心要求。因此，通用风机无法胜任，必须采用如“C(Er)”、“D(Er)”等为稀土提纯专门设计或适配的系列。

第二章：铒提纯专用离心鼓风机系列概览

为满足不同工艺环节的差异化需求，发展出了多个专用风机系列：

“C(Er)”型系列多级离心鼓风机：适用于中等流量和压力的稳定供气场景，如萃取槽的搅拌曝气，结构坚固，维护简便。

“CF(Er)”型与“CJ(Er)”型系列专用浮选离心鼓风机：专为稀土矿浮选工艺设计，特别注重气流的稳定性和微气泡生成特性，以保障浮选效率和精矿品位。

“AI(Er)”型系列单级悬臂加压风机：结构紧凑，适用于流量相对较小、需要一定加压的场合，如小型反应器的气体补给。

“S(Er)”型系列单级高速双支撑加压风机与“AII(Er)”型系列单级双支撑加压风机：采用高速设计或双支撑结构，兼顾较高压力与运行稳定性，常用于输送环节或作为辅助加压设备。

“D(Er)”型系列高速高压多级离心鼓风机：本文重点机型所属系列。该系列采用多级叶轮串联、齿轮增速技术，是实现高排气压力（通常可达2.0-3.0个大气压及以上）的核心机型。特别适用于需要穿透深液层进行强力搅拌曝气、长距离管道输送气体或为系统提供高压气源的环节。

第三章：核心机型深度解析:D(Er)1671-2.70型高速高压多级离心鼓风机

1. 型号释义：

“D(Er)”：表示属于D系列，专为铒(Er)及相关重稀土提纯工艺优化设计的高速高压多级离心鼓风机。

“1671”：表示风机在标准进气状态（通常指101.325 kPa， 20℃，相对湿度50%的空气）下的额定体积流量，单位为立方米每分钟（m³/min）。即该风机额定流量为1671 m³/min。这是一个大型风机的标志，适用于大规模工业化提纯生产线。

“-2.70”：表示风机出口的绝对压力值为2.70个大气压（绝压），即出口压力比标准大气压高约1.70个大气压（表压约为0.17 MPa）。这个压力值足以应对深槽曝气、高压反吹以及穿越复杂工艺管网的阻力需求。

进风口压力默认：根据命名规则，型号中未标注进口压力，故默认进风口压力为1个标准大气压（绝压）。

2. 核心结构与工作原理：
D(Er)1671-2.70型风机属于多级、双支撑、齿轮增速式离心鼓风机。其核心工作原理是：原动机（通常是电动机）通过高速齿轮箱驱动风机主轴达到工作转速（通常在每分钟数千转至上万转）。主轴带动风机转子总成:由多个离心式叶轮串联安装在同一主轴上一同高速旋转。气体从进气口轴向进入第一级叶轮，在高速旋转的叶轮中获得动能和压力能；流出后进入导流器（或扩压器），将部分动能转化为压力能，然后导入下一级叶轮入口。如此逐级压缩，最终在末级出口获得高达2.70个大气压的总压力。其总压升（或压缩比）可通过多变压缩功公式进行估算，该公式表明压升与叶轮转速的平方、叶轮外径的平方以及级数成正相关关系。

3. 核心配件与技术要点：

风机主轴：采用高强度合金钢（如40CrNiMoA）锻造而成，经过精密加工和动平衡校验。它是传递扭矩、支撑转子高速旋转的核心部件，其刚度、临界转速和疲劳强度必须经过严格设计计算。

风机转子总成：包括主轴、各级叶轮、平衡盘、联轴器部件等。叶轮是核心气动元件，通常采用抗腐蚀性能优良的不锈钢（如304、316L，甚至更高级别的双向钢或钛合金）焊接或铆接而成。每个叶轮和整个转子总成都必须进行高速动平衡，精度等级通常要求达到G2.5或更高，以确保在高速下振动值极小。

风机轴承与轴瓦：对于D系列高速风机，支撑主轴和转子的轴承常采用滑动轴承（即轴瓦）。轴瓦材料多为巴氏合金（锡锑铜合金），具有良好的嵌入性、顺应性和抗胶合能力。润滑油在轴承箱内形成稳定的油膜，将高速旋转的轴“浮”起来，实现液体摩擦，保证运行平稳、寿命长。

密封系统：这是保障风机安全、防止介质泄漏和油污污染的关键。

气封与碳环密封：在各级叶轮之间以及风机进出口端，设有碳环密封。这种密封由多个石墨环组成，依靠弹簧力抱紧轴或轴套，在微小的间隙中形成曲折的节流路径，有效减少高压气体向低压区的泄漏，或防止工艺气体外泄。碳材料具有自润滑、耐高温、耐腐蚀的特性。

油封：主要用于轴承箱两端，防止润滑油外漏，并阻挡外部杂质进入轴承箱。常用的是迷宫式油封与骨架橡胶油封的组合。

轴承箱：是容纳主轴轴承、提供润滑油循环和冷却的密闭壳体。其结构需保证良好的刚性，内部油路设计确保轴承和齿轮得到充分润滑和冷却。

齿轮增速箱：将电动机的转速提升至风机主轴所需的工作转速。采用硬齿面磨齿齿轮，精度高，传动平稳，效率高。箱体需有良好的散热结构。

第四章：D(Er)系列风机常见故障与维修要点

1. 常见故障：

振动超标：可能原因包括转子动平衡失效（结垢、部件松动）、对中不良、轴承（轴瓦）磨损、基础松动、喘振等。

轴承温度过高：润滑油质不佳、油量不足、冷却不良、轴承间隙不当（过小或过大）、负载过重等。

风量或压力不足：进气过滤器堵塞、密封间隙过大导致内泄漏严重、转速未达额定值、工艺系统阻力异常增大。

异常声响：喘振时的周期性吼声、轴承损坏的摩擦或撞击声、齿轮啮合不良的噪声、转子擦壳声。

气体或润滑油泄漏：密封件（碳环、油封）磨损或损坏、壳体或管道连接处密封失效。

2. 维修要点：

计划性维护：严格执行定期检查，包括润滑油化验与更换、振动监测、温度记录、密封状态检查。

转子检修：大修时需将转子总成抽出，进行无损探伤（如磁粉、超声波），检查叶轮裂纹、磨损。彻底清除流道积垢。在专用动平衡机上重新进行高速动平衡校正。

轴承（轴瓦）检修：检查轴瓦巴氏合金层有无剥落、磨损、裂纹。测量轴颈与轴瓦的配合间隙（顶隙、侧隙），若超过允许值需研刮轴瓦或更换。检查轴颈的圆度、圆柱度和表面粗糙度。

密封更换：按周期或磨损情况更换碳环密封组件和油封。安装碳环时注意方向，弹簧预紧力均匀。

对中校正：维修后重新安装电机、齿轮箱、风机时，必须使用百分表或激光对中仪进行精确的轴对中，偏差需在允许范围内。

试车：维修后必须进行无负荷试车和负荷试车，监测振动、温度、压力、流量等参数，确认全部正常后方可投入正式运行。

第五章：输送各类工业气体的适应性说明

稀土提纯工艺中，风机输送的介质远不止空气。D(Er)系列及其它专用风机通过材料选择、密封设计和结构优化，可安全输送多种工业气体：

空气、氧气(O₂)、氮气(N₂)：是最常见的介质。输送氧气时，需特别注意禁油处理，所有与氧气接触的部件需彻底脱脂，并采用氧兼容的密封材料和润滑油（或采用无油结构），防止燃爆。

二氧化碳(CO₂)、氩气(Ar)：常用于保护气氛或反应气体。性质相对稳定，但需注意CO₂遇水可能生成碳酸的弱腐蚀性。

氢气(H₂)：具有密度小、易泄漏、易燃易爆的特性。输送氢气的风机对密封性要求极高，常采用干气密封等更先进的密封形式。壳体设计也需考虑防爆。

氦气(He)、氖气(Ne)：惰性稀有气体，价值昂贵。风机的首要要求是极低的泄漏率，以降低气体损耗。

工业烟气：通常含有腐蚀性成分（如SO₂、HCl）和粉尘。风机需选用高级耐腐蚀材料（如哈氏合金、衬氟），进气端需设置高效除尘装置，流道设计应防积灰。

混合无毒工业气体：需根据具体组分分析其腐蚀性、爆炸极限、密度等，进行针对性的选材和设计。

适应性关键点总结：

材料相容性：过流部件（叶轮、蜗壳、进出口）材料必须能抵抗所输送气体的化学腐蚀。

密封特殊性：针对易燃、易爆、昂贵、有害气体，必须采用相应的高端密封方案，如串联式干气密封、双端面机械密封等。

安全设计：对于易燃易爆气体，电机和电气设备需采用防爆型，并可能设置气体泄漏监测和联锁停机系统。

性能修正：风机的流量和压力是基于空气标定的。输送不同密度的气体时，其性能曲线会按比例定律发生变化，电机功率也需相应调整。风机的压升与气体密度成正比关系，而体积流量大致不变（在转速不变时）。

结语

D(Er)1671-2.70型高速高压多级离心鼓风机，作为重稀土铒提纯工业中的高端动力装备，其高效、高压、可靠的特性能有力保障复杂冶金工艺的顺利实施。深入理解其型号含义、结构原理、核心配件及维修要点，并掌握其输送各类工业气体的适应性技术，对于风机技术人员的选型、操作、维护和故障排除至关重要。随着稀土材料战略地位的不断提升，对配套的高端风机设备也提出了更高效、更智能、更耐用的要求，这将继续推动着稀土专用风机技术向前发展。