重稀土铥(Tm)提纯专用风机基础与应用技术解析

作者：王军（139-7298-9387）

关键词：重稀土铥提纯，离心鼓风机，D(Tm)879-2.38型，风机配件，风机修理，工业气体输送，稀土冶炼专用设备

引言：稀土提纯工艺与风机设备的重要性

稀土元素作为现代高科技产业不可或缺的战略资源，其提纯工艺对设备性能有着极为苛刻的要求。在重稀土家族中，铥(Tm)作为一种稀有且价值极高的元素，其分离与提纯过程需要在特定压力、流量及气体环境下进行。离心鼓风机作为提供关键气动力的核心设备，其性能直接影响到铥的提纯效率、产品纯度及生产成本。本文将从风机技术角度，深入剖析重稀土铥(Tm)提纯工艺中专用的离心鼓风机，特别是对D(Tm)879-2.38型高速高压多级离心鼓风机进行全面说明，并延伸至配件维护、修理要点及工业气体输送的特殊考量。

一、 重稀土铥(Tm)提纯工艺对风机的特殊要求

重稀土铥的提纯通常采用溶剂萃取、离子交换或真空蒸馏等工艺，这些过程往往涉及反应气体的精确输送、体系压力的稳定维持以及特定气氛的创造。例如，在还原或保护性气氛下，需要风机输送高纯度的惰性气体如氩气或氮气；在某些氧化或吹扫环节，可能需要输送氧气或空气。因此，专用风机必须具备以下特性：

高密封性：防止工艺气体泄漏造成纯度下降或危险，尤其对于氢气等易燃气体或昂贵稀有气体。

材料相容性：过流部件（叶轮、机壳等）材料必须能耐受所输送气体的腐蚀、氧化或氢脆等作用。

运行稳定性：能够长期在设定的压力、流量点稳定运行，波动小，确保工艺参数的连续性。

可调节性与控制精度：能够根据工艺需求，精准调节出口压力或流量。

易于维护与清洁：防止不同工艺气体批次间的交叉污染。

二、 稀土提纯专用风机系列概览

针对稀土冶炼提纯的复杂需求，已发展出多个专用风机系列，形成了完整的产品谱系：

“C(Tm)”型系列多级离心鼓风机：适用于中等压力、大流量的气体输送场景，结构经典，可靠性高，常用于前端原料处理或大气量循环环节。

“CF(Tm)”与“CJ(Tm)”型系列专用浮选离心鼓风机：专为稀土矿浮选工艺设计，注重流量调节范围和抗微尘性能，为浮选槽提供均匀稳定的充气。

“AI(Tm)”型系列单级悬臂加压风机：结构紧凑，适用于压力需求相对较低、空间受限的加压或吹扫点位。

“S(Tm)”型系列单级高速双支撑加压风机：转速高，单级即可提供较高压升，转子动力学性能优异，适用于对占地面积和基础压力有要求的工段。

“AII(Tm)”型系列单级双支撑加压风机：继承了双支撑转子稳定性好的优点，结构更为坚固，常用于关键工艺环节的可靠气体输送。

而本文重点介绍的“D(Tm)”型系列高速高压多级离心鼓风机，则是为满足诸如铥等高价值重稀土精炼提纯中，对高压、洁净、稳定气源的核心需求而设计的高端机型。

三、 核心机型详解：D(Tm)879-2.38型高速高压多级离心鼓风机

3.1 型号解读与技术参数含义

型号 D(Tm)879-2.38遵循了清晰的命名规则：

“D”：代表“D型”高速高压多级离心鼓风机系列。该系列采用多级叶轮串联结构，通过逐级增压，能够实现单台风机较高的出口压力，同时通过高速设计（通常由齿轮箱增速驱动）来保证效率与紧凑性。

“(Tm)”：明确标识此风机为“铥(Tm)元素提纯”工艺专用或适配型号。这意味着风机在材料选择、密封设计、清洗协议等方面，都针对铥提纯的工艺特点进行了优化或特殊处理。

“879”：表示风机在进口标准状态（通常指101.325 kPa，20℃的空气）下的额定流量为每分钟879立方米。这是风机选型的核心参数之一，需根据提纯系统的气体消耗量、系统阻力及安全系数综合确定。

“-2.38”：表示风机在输送空气时的出口绝对压力为2.38个大气压（即约238 kPa绝压）。换算成表压约为1.38公斤力每平方厘米（kgf/cm²）。该压力值是风机设计的核心目标，必须满足工艺系统从进气口到最终排放点或回收点的总阻力要求。根据型号注释规则，未标注进口压力，默认为标准大气压（1个大气压绝压）。

选型确定：如同D(Tm)300-1.8型需与跳汰机配套选型一样，D(Tm)879-2.38型的流量与压力参数，必须与它所服务的铥提纯单元（如高压反应釜、精馏塔压力维持系统、或气体循环回路）进行严格的系统匹配计算后确定。

3.2 结构特点与核心技术

D(Tm)系列风机为满足高压与高速要求，采用精密的多级离心式结构：

转子总成：这是风机的“心脏”。由主轴、多级叶轮、平衡盘、联轴器部件等组成。叶轮通常采用高强度不锈钢或特种合金（如耐氢脆的钢材）通过精密加工或焊接制成，并经过严格的动平衡校验，确保在高速下平稳运行。多级叶轮串联，气体每经过一级，压力和速度得到一次提升。

主轴与轴承系统：风机主轴是高强度合金钢锻件，经热处理和精密磨削，具有极高的刚性和疲劳强度。风机轴承通常采用高精度的滑动轴承（轴瓦），其承载能力大、阻尼性能好，更适合高速重载工况。轴瓦内衬巴氏合金，运行中需要建立稳定的润滑油膜。整个轴承系统被安装在轴承箱内，轴承箱为轴承提供精准的定位和可靠的润滑环境。

密封系统：这是保障工艺气体纯度和安全的关键。

气封与油封：在机壳两端，设有复杂的密封组合。靠近叶轮侧通常采用碳环密封或干气密封。碳环密封由多个碳环串联组成，在弹簧力作用下紧贴轴套，形成多级节流间隙，能有效阻止高压工艺气体向外泄漏，或根据设计控制密封气的流向。它具有自润滑、耐高温、摩擦小的优点。油封则主要用于轴承箱外侧，防止润滑油泄漏。

级间密封：在相邻叶轮之间，设有迷宫密封或类似的非接触式密封，以减少级间窜气，保证各级压缩效率。

机壳与隔板：机壳为水平剖分或垂直剖分式，由高强度铸铁或铸钢制成，容纳所有内部组件。隔板将机壳内部分隔成各个叶轮对应的级，并形成气体流道和回流器，引导气体有序地进入下一级。

润滑系统：独立的强制润滑油站为轴承和齿轮箱（如果有时）提供压力、流量、温度及清洁度都有保障的润滑油，确保运行可靠。

驱动与控制系统：通常由防爆电机通过齿轮箱增速驱动，配备变频器以实现流量的无极调节。控制系统集成压力、流量、温度、振动监测，确保风机在最佳工况点运行。

四、 风机关键配件详解

风机的可靠运行依赖于高品质的配件，对于D(Tm)879-2.38这类关键设备，主要配件包括：

转子总成备件：包括整套叶轮、主轴、平衡盘等。备件材质必须与原装件完全一致，且制造精度、动平衡等级相同。

轴瓦与推力轴承：作为易损件，需要定期检查更换。巴氏合金层的厚度、与轴的接触角、油槽形状都有严格标准。

密封组件：碳环密封是消耗品，其磨损程度直接影响密封效果。一套完整的碳环密封包包括碳环、弹簧、防转销等。必须使用原厂或同等规格产品。

润滑油滤芯：保持润滑油清洁是保障轴承寿命的关键，滤芯需定期更换。

联轴器部件：包括膜片、弹性体、螺栓等，传递扭矩并补偿少量不对中，需定期检查疲劳状态。

仪表传感器：振动探头、温度传感器、压力变送器等，是监控风机健康状态的“眼睛”，必须保证其准确可靠。

五、 风机修理与维护要点

针对D(Tm)型高速风机的修理，必须遵循严谨的程序和高标准：

预防性维护：

每日检查油位、油温、油压、冷却水。

定期记录振动、轴承温度、运行电流。

按周期进行润滑油化验，根据结果决定换油或处理。

定期检查碳环密封的泄漏情况。

计划性大修：

解体检查：吊出转子总成，全面检查叶轮有无腐蚀、磨损、裂纹（必要时做无损探伤）；检查主轴轴颈的圆度、光洁度；测量轴瓦间隙、瓦背过盈量；检查碳环密封的磨损量；清理所有流道。

修复与更换：磨损的轴颈可进行镀铬或喷涂修复后磨削至原尺寸；更换达到磨损极限的轴瓦和碳环；检查并紧固所有静止部件的紧固件。

重新装配：严格按照装配手册进行，确保各部件的间隙（如叶轮与隔板的轴向间隙、径向间隙，密封间隙）在图纸要求范围内。转子必须重新进行动平衡校验，平衡精度需达到G2.5或更高等级。

试车：检修后必须进行机械运转试车和性能试车，验证振动、温度、压力、流量等参数均达标后方可投入正式运行。

故障处理：

振动超标：常见原因包括转子不平衡、对中不良、轴承损坏、基础松动或喘振。需逐项排查。

轴承温度高：检查润滑油质、油量、冷却系统；检查轴承间隙和接触情况；检查是否负载过高。

排气压力不足：检查滤网是否堵塞，密封是否磨损严重导致内泄漏增大，系统阻力是否有变化。

气体泄漏：重点检查碳环密封、气封以及各法兰连接面。

六、 输送不同工业气体的特殊考量

D(Tm)879-2.38型风机设计基准虽然是空气，但在铥提纯工艺中，根据具体工序可能需要输送多种气体，风机选材和运行需相应调整：

惰性气体（氦气He、氖气Ne、氩气Ar、氮气N₂）：这些气体通常化学性质稳定，主要考量其分子量不同对风机性能的影响。风机产生的压比（出口压力/进口压力）主要与气体常数和温度有关，但体积流量和功率会变化。例如，输送分子量小于空气的气体（如He），在相同转速下，压力会降低，电机易超电流；反之，分子量大的气体（如Ar），压力会升高，需防止电机过载和强度校验。密封需特别加强，防止贵重气体泄漏损失。

氧气O₂：强烈的氧化剂。所有过流部件必须采用完全禁油的材质和处理工艺（铜合金、不锈钢特殊处理等），防止油脂与高压氧接触引发爆炸。清洁度要求极高。

氢气H₂：分子量极小，密度低，极易泄漏和扩散，且易燃易爆。风机设计需采用特殊的防氢气泄漏的密封系统（如双端面干气密封），结构上避免形成密闭气腔。材料需考虑抗氢脆性能（选用奥氏体不锈钢等）。电气部分必须为防爆型。

二氧化碳CO₂：潮湿的CO₂具有腐蚀性，需注意材质耐蚀性。在高压下可能冷凝，需控制进气温度或采取保温措施。

工业烟气及混合无毒工业气体：需明确气体成分，特别是粉尘含量、腐蚀性成分（如SOx）、湿度等。可能需要在进气口前加装高效过滤器，风机材质需耐腐蚀，并考虑结垢的清理便利性。

重要提示：当D(Tm)879-2.38型风机用于输送非空气介质时，其实际流量、压力、所需功率必须根据实际气体的物性参数进行重新核算，电机的选配和转速的设定也需相应调整，确保运行安全高效。

结论

重稀土铥(Tm)的提纯是一项对工艺装备要求极高的精密工程。D(Tm)879-2.38型高速高压多级离心鼓风机作为为此工艺量身打造的关键动力设备，其精密的转子设计、可靠的轴承系统、高效的密封技术（特别是碳环密封的应用）以及针对特定气体的适应性设计，共同保障了铥提纯系统对稳定、高压、洁净气源的需求。深入理解其型号含义、结构原理、配件构成和维护修理要点，并掌握其输送不同工业气体时的特殊要求，对于风机的正确选型、安全运行、故障排除以及延长使用寿命至关重要。这不仅关系到单台设备的效益，更直接影响到整个重稀土铥提纯生产线的稳定性、经济性和产品竞争力。随着稀土工业技术的不断进步，对专用风机的性能、智能化和可靠性要求也将持续提升，这也将推动风机技术向着更高、更精、更专的方向发展。