重稀土铥(Tm)提纯专用离心鼓风机技术基础与D(Tm)1942-1.61型风机详解

作者：王军（139-7298-9387）

关键词：重稀土铥提纯、离心鼓风机、D(Tm)1942-1.61、风机配件、风机修理、工业气体输送、多级离心风机、稀土矿物加工

一、 引言：稀土提纯工艺与风机的关键角色

稀土元素，特别是重稀土如铥(Tm)，是现代高科技产业不可或缺的战略资源，广泛应用于永磁材料、激光器、核医学及超导材料等领域。稀土矿的提纯是一个极其复杂且精密的物理化学过程，涉及焙烧、浸出、萃取、沉淀、煅烧等多个单元操作。在这些工艺环节中，离心鼓风机作为提供高压气体动力、流态化介质或工艺气体输送的核心装备，其性能的稳定性、可靠性及与工艺的匹配度，直接关系到最终产品的纯度、回收率以及生产能耗。

针对重稀土铥的提纯，由于其矿物成分复杂、提取难度大、对工艺条件敏感，专门化的风机设备显得尤为重要。此类风机不仅需要满足常规的流量、压力参数，更需应对可能存在的腐蚀性介质、微小粉尘颗粒以及连续稳定长周期运行等苛刻工况。因此，衍生出了如“C(Tm)”、“CF(Tm)”、“D(Tm)”等一系列专为铥及其他稀土元素提纯工艺设计的离心鼓风机系列。

本文将系统阐述稀土矿提纯用离心鼓风机的基础知识，并重点对重稀土铥(Tm)提纯专用风机中的典型高端型号:D(Tm)1942-1.61进行深入解析。同时，对风机的关键配件、常见修理维护要点，以及其在输送各类工业气体时的技术考量进行说明。

二、 离心鼓风机在稀土提纯中的应用概述

在重稀土铥的湿法或火法冶炼提纯流程中，离心鼓风机主要承担以下几类任务：

供氧与助燃：在焙烧工序中，为回转窑或焙烧炉提供充足且压力稳定的空气或富氧气体，确保稀土精矿的氧化还原反应充分进行。常用“AI(Tm)”系列或“S(Tm)”系列加压风机。

流态化与气力输送：在干燥或某些分离工序中，利用高压气体形成流化床，或输送粉末状中间物料。这对风机的压力稳定性要求高。

工艺气体循环与输送：输送特定的工艺气体，如氮气(N₂)用于创造惰性保护气氛，二氧化碳(CO₂)用于某些沉淀过程，乃至氢气(H₂)用于还原工序。这要求风机具备良好的气体兼容性和密封性能。“C(Tm)”系列多级风机常用于此类工况。

浮选与搅拌充气：在稀土矿的浮选分离阶段，“CF(Tm)”和“CJ(Tm)”型系列专用浮选离心鼓风机为浮选槽提供细微、均匀的气泡，其气体流量和压力的精确控制直接影响选矿指标。

高压气体供应：用于需要较高气体压力的工艺点，如某些高压浸出或吹扫环节。这正是D(Tm)型系列高速高压多级离心鼓风机的主战场。

三、 重稀土铥(Tm)提纯专用风机核心型号详解：D(Tm)1942-1.61

D(Tm)1942-1.61是该系列中一款高性能风机，其型号解读充分体现了其设计定位与技术参数：

“D(Tm)”：代表此风机属于D型系列，专为高速、高压工况设计，并针对铥(Tm)及其他稀土元素提纯工艺进行了材料、密封、结构等方面的特殊优化。“Tm”下标明其重稀土提纯专用属性。

“1942”：表示该风机在标准进气状态（通常指进口压力为1个标准大气压，温度20℃，相对湿度50%的空气）下的额定容积流量，单位为立方米每分钟(m³/min)。即，D(Tm)1942-1.61的额定流量为 1942 m³/min。这是一个非常大的流量，表明该风机适用于大规模工业化生产或高气量需求的工艺环节。

“-1.61”：表示风机出口的绝对压力值为1.61个标准大气压（ata）。根据型号命名规则，由于此处未标注进口压力（如“/0.8”等），因此默认风机进口压力为1个标准大气压。由此可计算，该风机的压升（压比）约为1.61，出口表压约为0.61个大气压（约61.8 kPa）。这个压力等级在多级离心鼓风机中属于中高压范畴，能够克服较高的系统阻力。

D(Tm)1942-1.61型风机的典型技术特征：

结构形式：采用高速高压多级离心式结构。通过串联多个叶轮，每级叶轮对气体做功升压，逐级累加达到最终出口压力。多级设计使得单级压比不致过高，有利于保持较高的效率和较宽的工作范围。

驱动方式：通常采用电动机通过增速齿轮箱驱动。风机主轴转速极高（可达每分钟数千至上万转），以满足高压头需求。齿轮箱和高速转子动力学设计是关键技术。

材料选择：考虑到稀土工艺中可能接触腐蚀性气体或粉尘，过流部件（如机壳、叶轮、进气室）可根据协议选用不锈钢（如304、316L）、双相钢或进行特种涂层处理，以增强耐腐蚀和耐磨性。

性能曲线：其性能曲线（压力-流量曲线、功率-流量曲线、效率-流量曲线）相对陡峭。在额定点附近运行效率最高。用户需确保工艺管网特性曲线与风机性能曲线匹配，避免在喘振区或阻塞区长期运行。

应用场景：该型号大流量、中高压的特点，使其非常适合用于重稀土铥提纯流程中的大规模气体输送、主工艺回路循环、大型焙烧炉供风等关键环节。其稳定输出是保障整个生产线连续、均衡生产的基础。

四、 风机核心配件详解

以D(Tm)1942-1.61这类高速高压多级离心鼓风机为例，其核心配件的可靠性决定了整机性能与寿命。

风机主轴：作为传递扭矩、支撑转子的核心运动部件，通常采用高强度合金钢（如40CrNiMoA）整体锻制，经精密加工、热处理（调质）和动平衡校正。其设计需具有极高的刚度、强度和疲劳寿命，以承受高速旋转下的离心力、扭矩以及可能的临界转速挑战。

风机转子总成：由主轴、各级叶轮、平衡盘（鼓）、联轴器等部件组成的一个高速旋转组件。叶轮多为后弯式闭式叶轮，采用高强度铝合金或特种不锈钢精密铸造或焊接而成，并经过严格的超速试验和动平衡（通常要求达到G2.5或更高等级）。转子总成的平衡精度直接关系到机组的振动水平。

风机轴承与轴瓦：对于D(Tm)这类高速重载风机，普遍采用滑动轴承（轴瓦）而非滚动轴承。轴瓦材料常为巴氏合金（锡锑铜合金），具有良好的嵌入性、顺应性和抗胶合能力。润滑油在轴颈与轴瓦间形成稳定的动压油膜，实现支撑与减摩。轴承箱设计需保证充分的润滑油供应和冷却。

密封系统：是防止气体泄漏和润滑油污染的关键。

气封与油封：在轴穿过机壳的部位，设有碳环密封或干气密封等。碳环密封由多个分割的碳环组成，在弹簧力作用下紧贴轴套，形成迷宫式阻隔，有效减少工艺气体向外泄漏或空气向内吸入。油封则主要用于轴承箱两端，防止润滑油外泄。

级间密封与平衡盘密封：风机内部各级之间设有迷宫密封，减少内部泄漏。平衡盘与平衡盘密封则用于平衡转子巨大的轴向推力。

轴承箱：容纳滑动轴承、提供润滑油路和冷却腔室的铸件。它需要保证轴承座的刚性、对中性，并有效散除轴承摩擦产生的热量。

齿轮箱（如配备）：将电机转速增至风机工作转速的关键设备。其齿轮精度、润滑冷却系统、以及与电机和风机的对中要求极高。

五、 风机常见故障与修理维护要点

对于重稀土铥(Tm)提纯专用风机，尤其是像D(Tm)1942-1.61这样的关键设备，预防性维护和精准修理至关重要。

振动超标：

原因：转子不平衡（结垢、磨损、零件松动）、对中不良、轴承磨损、轴瓦间隙不当、喘振、基础松动等。

修理：停机检查对中情况；检查并清洗转子，重新进行动平衡；检查轴瓦磨损情况，测量间隙，必要时刮研或更换；紧固地脚螺栓。

轴承温度过高：

原因：润滑油量不足或油质恶化、油冷却器失效、轴瓦刮研不良导致接触不佳、轴向推力过大、轴承箱对中不良。

修理：检查油路、油泵、滤网和冷却器；化验润滑油，及时更换；检查推力轴承和平衡盘密封状态；复查安装对中性。

风量或压力不足：

原因：进口滤网堵塞、密封（特别是碳环密封）磨损导致内泄漏加剧、叶轮磨损或腐蚀、转速下降、管网阻力变化。

修理：清洗过滤器；检查并更换磨损的碳环密封、迷宫密封齿；检查叶轮状况，严重时需修复或更换；检查驱动系统（电机、齿轮箱）是否正常。

异常噪音：

原因：喘振（伴随剧烈振动和气流波动）、轴承损坏、齿轮箱故障、内部部件摩擦、松动。

修理：立即调整操作点，远离喘振区；根据声音来源判断，停机检查相应部件。

气体泄漏：

原因：碳环密封老化、磨损、弹簧失效；机壳结合面垫片损坏；管道法兰连接处密封不严。

修理：停机更换碳环密封组件；更换密封垫片；紧固螺栓或重新配管。

维护策略：建立定期点检制度（监测振动、温度、压力、流量），实行状态维修与定期计划检修相结合。特别关注润滑油系统的清洁度，定期滤油或换油。每次大修后，必须严格按照规程进行对中和单机试车。

六、 输送不同工业气体的技术考量

稀土提纯中，风机输送的介质远不止空气。对于D(Tm)1942-1.61等型号，当其应用于输送特定工业气体时，必须进行专门设计或评估：

气体物性影响：

密度：输送氢气(H₂)、氦气(He)等轻气体时，风机产生的压头会显著降低（压头与气体密度无关，但压力与密度成正比），所需功率也减小。反之，输送密度大的气体，功率增加。选型时需进行性能换算，公式可描述为：压力比与气体密度成正比，轴功率与气体密度成正比。

比热容与绝热指数：影响压缩过程的温升和多变功。输送易燃易爆气体时，温升控制至关重要。

腐蚀性：如氧气(O₂)在高纯状态下会加剧材料氧化；湿二氧化碳(CO₂)具有弱酸性。需选用相容材料（如不锈钢、蒙乃尔合金）和密封介质。

毒性/窒息性/易燃易爆性：如氮气(N₂)、氩气(Ar)虽惰性但大量泄漏有窒息风险；氢气(H₂)易燃易爆。这对风机的密封可靠性（碳环密封、干气密封等）、防爆设计（Ex d或Ex p）、安全监测和泄漏处理提出严格要求。

密封特殊性：

输送贵重、危险或高纯气体时，普通碳环密封可能无法满足极低泄漏率要求，需采用干气密封、串联式密封或磁流体密封等高端密封形式。

氧气风机必须严格禁油，采用无油润滑轴承和特殊密封结构，所有部件需进行脱脂清洗。

安全性设计：

输送易燃气体时，风机、电机、齿轮箱可能需整体防爆设计。监测气体浓度、设置紧急切断阀和泄爆装置是必要的。

对于所有工业气体风机，清晰标识、操作人员培训以及完备的应急预案不可或缺。

七、 结论

重稀土铥(Tm)提纯专用风机，特别是如D(Tm)1942-1.61型这样的高速高压多级离心鼓风机，是稀土冶金工业中的“心脏”设备。其技术复杂，集成度高，从型号解读、设计选型、到配件配置、运行维护，每一个环节都需要深入的专业知识和严谨的态度。

理解风机型号背后的性能参数（流量1942 m³/min，出口压力1.61 ata），是正确选型和应用的基础。掌握其核心配件（主轴、转子、轴瓦、碳环密封）的功能与失效模式，是进行预防性维护和高效修理的关键。同时，充分认识输送不同工业气体（从空气到氢气、氧气等）带来的物性、安全和材料挑战，是确保风机在特定工艺中安全、稳定、长周期运行的保证。

随着稀土产业的持续发展和对产品纯度、回收率要求的不断提高，对专用风机的效率、可靠性、智能化和适应性也提出了更高要求。未来，风机技术将与工艺控制更深度结合，为提升我国重稀土战略资源的提取与纯化水平提供更强大的装备支撑。