重稀土铒(Er)提纯专用离心鼓风机技术详解:以D(Er)562-3.1型风机为核心

作者：王军（139-7298-9387）

关键词：重稀土铒提纯、稀土矿选矿、离心鼓风机、D(Er)562-3.1、风机配件、风机维修、工业气体输送、多级离心鼓风机

引言

在重稀土元素，尤其是铒(Er)的湿法冶金与提纯工艺中，离心鼓风机扮演着无可替代的关键角色。从矿浆浮选的气源供给，到萃取、沉淀等工序中各类工业气体的输送与加压，稳定、高效、可靠的风机系统是保障产品纯度、提升回收率及实现连续化生产的动力心脏。针对稀土提纯工艺中严苛的工况（如可能接触腐蚀性介质、对气体纯净度要求高、压力需求范围广等），一系列专为稀土行业设计的离心鼓风机应运而生。本文将以重稀土铒(Er)提纯风机的典型代表:D(Er)562-3.1型高速高压多级离心鼓风机为核心，系统阐述其基础知识、型号解读、关键配件构成、维护修理要点，并对输送不同工业气体的风机选型与应用进行说明。

第一章：重稀土提纯工艺与风机概述

重稀土铒的提纯通常涉及破碎、磨矿、浮选（粗选、精选）、焙烧、酸溶、萃取、沉淀、灼烧等多道工序。离心鼓风机主要服务于两大环节：

浮选环节：为浮选槽提供稳定、均匀的充气，气泡的尺寸与分布直接影响矿物与脉石的分离效率。这需要风机具备良好的流量调节性和稳定的出口压力。

气体输送与加压环节：在湿法冶炼阶段，需要输送或加压如空气（用于氧化、搅拌）、氮气N₂（用于保护性气氛）、二氧化碳CO₂（用于碳酸稀土沉淀）等工业气体。某些特殊工艺甚至可能涉及氧气O₂、氩气Ar等。这对风机的密封性、材料兼容性及安全性提出了极高要求。

为此，风机行业开发了针对性的系列产品，如“CF(Er)”型、“CJ(Er)”型系列专用浮选离心鼓风机，以及用于气体加压输送的“C(Er)”型多级、“AI(Er)”型单级悬臂、“S(Er)”型高速双支撑、“AII(Er)”型双支撑等多个系列。D(Er)型系列则定位为高速高压多级离心鼓风机，适用于流程中需要较高气源压力的场合。

第二章：风机型号深度解读:以D(Er)562-3.1为例

风机型号是理解其性能与应用场景的密码。以重稀土铒(Er)提纯风机 D(Er)562-3.1为例，其命名规则解析如下：

“D”：代表风机系列，即“D型系列高速高压多级离心鼓风机”。该系列特点在于采用多级叶轮串联，通过高速旋转逐级增压，能够提供比单级风机更高的压比，结构紧凑，效率较高。

“(Er)”：特指该风机设计适用于铒(Er)及其他重稀土元素的提纯工艺流程，在材料选择、密封形式或内部清洁度控制等方面可能有特殊考量。

“562”：表示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）下的额定流量，单位为立方米每分钟。因此，D(Er)562-3.1的额定流量为562 m³/min。这是一个关键的设计参数，决定了风机的供气能力，需根据工艺总用气量并考虑合理余量后选定。

“-3.1”：表示风机出口的绝对压力值为3.1个大气压（绝压）。换算成表压约为2.1 kgf/cm² 或约0.206 MPa。这个压力参数至关重要，它必须克服后端管道、阀门、液位阻力以及满足工艺所需气泡分散或气体输送的压力要求。

进风口压力默认：根据规则，型号中若无“/”符号指明进风口压力，则默认进风口压力为1个标准大气压（绝压）。

对比参考型号“D(Er)300-1.8”，其含义为：D系列高速高压多级离心鼓风机，适用于铒提纯，流量300 m³/min，出口压力1.8个大气压（绝压），进风口压力为1个大气压。

因此，D(Er)562-3.1型风机明确了一台大流量、中等高压力的多级离心设备，非常适合重稀土提纯流程中需要较大气量且系统阻力较高的浮选工段或气体加压输送环节。

第三章：D(Er)型系列风机核心配件详解

一台高性能、长寿命的离心鼓风机依赖于其精密设计和优质配件。以下对重稀土铒(Er)提纯风机 D(Er)562-3.1的关键部件进行说明：

风机主轴：作为整个转子系统的核心承力与动力传递部件，要求极高的强度、刚性和动态平衡性。通常采用优质合金钢（如40CrNiMoA）经锻造、粗加工、调质处理、精加工、动平衡校正等多道工序制成。其轴颈部分的尺寸精度和表面粗糙度直接影响轴承的运行。

风机转子总成：这是风机的“心脏”，由主轴、多级叶轮、平衡盘、轴套等组件过盈配合或键连接而成。叶轮是核心做功元件，其型线设计（通常是三元流后弯式）决定了效率和性能曲线。材料需根据输送介质选择，输送空气或无腐蚀气体可采用高强度铝合金或不锈钢，若介质含腐蚀成分，则需采用更高级别的耐蚀合金。转子总成在装配后必须进行高速动平衡（G2.5级或更高），以确保高速运行下的绝对平稳。

风机轴承与轴瓦：对于D(Er)这类高速高压风机，常采用滑动轴承（轴瓦）而非滚动轴承。滑动轴承具有承载能力大、运行平稳、耐冲击、寿命长的优点。轴瓦材料多为巴氏合金（锡基或铅基），浇铸在钢背衬上，与主轴轴颈形成良好的油膜润滑。轴承箱的设计需保证充分的润滑油供应和冷却。

密封系统：这是防止气体泄漏和润滑油污染的关键，尤其在输送贵重、有害或高纯度工业气体时。

气封与油封：在轴穿过机壳的两端，设置复杂的密封组合。通常包括碳环密封（一组多个碳环串联），利用碳环的自润滑性和紧密贴合实现气体的节流密封，泄漏量极小。靠近轴承箱一侧还会设置油封（如骨架油封或迷宫油封），主要作用是防止润滑油外泄。

碳环密封：特别值得强调，它由多个精加工的碳环组成，每个环在弹簧力作用下径向贴合轴套，形成多道密封屏障。其优点是摩擦热小、适应高速、允许微量的热膨胀，密封效果好，维护更换相对方便。

轴承箱：容纳主轴轴承（轴瓦）的密闭壳体，内部有完整的润滑油路、油槽，并可能集成冷却水夹套。它确保轴承在恒定的油温、油压下工作，是转子系统稳定运行的基石。

第四章：风机常见故障与修理维护要点

对重稀土铒(Er)提纯风机进行科学的维护和及时的修理，是保障生产线连续稳定运行的关键。

一、日常维护与监测

振动与温度监测：定期使用测振仪检测轴承箱、机壳各点的振动速度或位移值。监测轴承温度（通常应低于75℃）和润滑油温。

润滑油系统：定期检查油位、油质，按周期更换润滑油。清洗或更换油过滤器。确保油泵、冷却器工作正常。

密封检查：观察气、油密封处是否有明显泄漏。碳环密封属于易损件，需根据运行小时数或泄漏情况计划性更换。

性能监测：记录进出口压力、流量、电流等参数，与设计曲线对比，早期发现性能下降趋势。

二、常见故障与修理

振动超标

原因：转子不平衡（叶轮结垢或磨损）、对中不良、轴承（轴瓦）磨损、地脚螺栓松动、喘振。

修理：停机检查对中情况；检查轴瓦间隙（采用压铅法测量），若磨损超差需研刮或更换；转子返厂进行高速动平衡校正；检查并紧固地脚螺栓；若是喘振，需调整运行工况至稳定区。

轴承温度过高

原因：润滑油不足或变质、油冷却器失效、轴承间隙过小、润滑油牌号不对、轴瓦接触不良产生局部摩擦。

修理：检查补油或换油；清理冷却器水路；测量并调整轴承间隙至设计值；检查轴瓦接触斑点，必要时研刮。

风量或压力不足

原因：进口过滤器堵塞、密封间隙过大导致内泄漏严重、转速未达到额定值、叶轮腐蚀或磨损、管路系统泄漏或阻力增加。

修理：清洗或更换过滤器；检查并更换磨损的碳环密封、气封迷宫密封；检查电机及传动系统；检查叶轮，严重损坏需更换；排查工艺管路。

异常噪音

原因：喘振（低沉轰鸣）、轴承损坏（不规则撞击声）、转子与静止件摩擦（尖锐声）、齿轮箱（如有）问题。

修理：针对不同声音判断根源，立即检查并排除。喘振需紧急调节放空阀或进口导叶。

三、大修注意事项
对于D(Er)562-3.1这类设备，运行一定周期（如2-3万小时）后应进行预防性大修。内容包括：完全解体清洗；检测主轴直线度及无损探伤；检查所有叶轮的型线及磨损情况，必要时修复或更换；更换所有密封件（碳环、油封、O型圈等）；彻底检查清理轴承箱，更换轴瓦；转子总成重新做动平衡；仪表校验；回装后严格对中，并進行试车运行。

第五章：输送不同工业气体的风机选型与应用说明

在重稀土提纯中，输送介质不仅是空气。针对不同气体特性，重稀土铒(Er)提纯风机的选型与配置需相应调整：

共性要求：无论输送何种气体，风机的基本性能（流量、压力）必须满足工艺要求。效率、可靠性是永恒追求。

按气体性质的特殊考虑：

密度影响：风机的压头（能量头）与介质密度无关，但压力（Pa）和轴功率与密度成正比。例如，输送密度远小于空气的氢气H₂时，在相同转速和流量下，出口压力会大幅下降，而轴功率也显著降低。选型时需重新计算，电机功率可能可以选小。反之，输送密度大的气体，则需更大功率。

安全性与密封：

氧气O₂：极强的助燃剂。风机必须绝对禁油，采用不锈钢或无油润滑材料，密封需特别加强，防止泄漏。通常选用氧气专用风机，结构与材料特殊。

氢气H₂、氦气He：密度小，渗透性强，极易泄漏。要求极高的密封等级，碳环密封、干气密封是优选。防爆要求也高。

氮气N₂、氩气Ar：惰性气体，主要考虑密封性，防止气体浪费和外界空气渗入影响纯度。

二氧化碳CO₂：具有一定腐蚀性（尤其含水时），叶轮和流道材料需考虑耐蚀性，如采用不锈钢316L或更高等级。

工业烟气：可能含有腐蚀性成分、粉尘和水分。需在风机前设置高效除尘、除雾装置。风机内部需防腐设计，并考虑防磨措施（如叶片硬化处理），底部设置排污口。

温升考虑：离心风机对气体有绝热压缩温升。对于氧气，需严格控制温升以防危险；对于其他气体，若工艺不允许高温，则需考虑在风机后设置冷却器。

系列选择建议：

对于普通空气浮选，CF(Er)、CJ(Er)系列是经济可靠的选择。

对于需要中等压力提升的多种气体输送，C(Er)系列多级鼓风机适用性广。

对于高压、大流量的气体输送或工艺加压，如D(Er)562-3.1所在的D(Er)系列是理想选择。

对于单级、大流量、中低压场合，AI(Er)（悬臂）、S(Er)（高速双支撑）、AII(Er)（双支撑）系列可根据具体布置和参数选用。

选型核心公式简述：
当输送介质改变时，需进行性能换算。核心是风机相似定律：在风机几何相似、运行工况相似的前提下，流量与转速成正比；压力与介质密度和转速的平方成正比；轴功率与介质密度和转速的三次方成正比。实际选型时，需将所需气体工况（流量、压力、密度、温度）换算到风机标准空气状态下的性能参数，再从产品型谱中选择。

结语

重稀土铒(Er)提纯风机 D(Er)562-3.1作为高技术含量的流体机械，其高效稳定运行是保障重稀土精炼生产线“呼吸”顺畅的命脉。深入理解其型号含义、熟练掌握核心配件特性、建立系统性的预防维护与故障处理体系，并根据输送介质的独特物化性质进行科学选型与适配，是每一位风机技术工程师和设备管理人员的核心职责。随着稀土产业向高纯化、精细化方向发展，对配套风机设备的可靠性、能效和适应性提出了更高要求，这将继续推动风机技术在该特种领域的不断创新与进步。