重稀土铒(Er)提纯专用离心鼓风机技术解析:以D(Er)2155-1.84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)2155-1.84、风机配件、风机维修、工业气体输送、多级离心鼓风机、稀土冶炼气体控制

一、 引言：稀土提纯工艺中的“气体动力心脏”

在重稀土元素，特别是铒(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“气体动力心脏”角色。从矿浆浮选的气源供应，到萃取、分离、煅烧过程中各类工业气体的精确输送与加压，鼓风机的性能直接关系到生产线的稳定性、产品纯度及能源消耗。针对稀土提纯工况高连续性、介质多样性与压力需求精确的特点，发展出了如“C(Er)”、“D(Er)”等系列专业化风机。本文将聚焦于高压环节应用的代表性机型:D(Er)2155-1.84型高速高压多级离心鼓风机，系统阐述其技术基础，并深入剖析其核心配件结构、维护修理要点，同时对输送各类工业气体的风机选型与技术考量进行综合说明。

二、 重稀土铒(Er)提纯工艺对离心鼓风机的核心要求

铒的提纯通常涉及破碎、磨矿、浮选、酸分解、溶剂萃取、沉淀、灼烧等多道工序。风机在其中主要承担两大任务：

工艺气体供应：为浮选机提供充足、稳定的空气，创造气泡实现矿物分离；输送氧气(O₂)、氮气(N₂)、氩气(Ar)等用于保护性气氛或反应过程。

气体压力提升：在部分萃取塔气提、气流干燥或气体循环系统中，需要克服系统阻力，提供精确的气体压力。

因此，提纯用风机需满足：

高可靠性：365天连续运行，故障率低。

耐腐蚀性：应对可能含有酸性气体（如CO₂、工艺烟气）或潮湿气体的介质。

压力精准稳定：压力波动直接影响化学反应平衡与分离效率。

宽广的工况适应性：流量需能在一定范围内调节，以适应生产波动。

三、 风机型号体系解读与D(Er)2155-1.84型风机详解

1. 型号命名规则

参考提供的型号体系，其通用规则可归纳为：

系列代号：如C、D、AI、S等，代表不同的结构形式（多级、单级、悬臂、双支撑等）和设计取向。

(Er)标识：表明该系列风机适用于铒或其他重稀土提纯的特定工况环境，在材料选择、密封形式上可能有特殊设计。

数字部分：通常表示额定流量（立方米/分钟）。

“-”后数字：表示出口绝对压力值（单位：标准大气压，atm）。若未特殊注明，进口压力默认为1个大气压。

例如：D(Er)300-1.8表示：D系列高速高压多级离心鼓风机，适用于铒提纯，额定流量为300立方米/分钟，出口绝对压力为1.8 atm（即表压约为0.8 atm）。

2. D(Er)2155-1.84型风机技术剖析

完整型号：D(Er)2155-1.84

系列定位：“D”系列代表高速高压多级离心鼓风机。这是实现较高压比（出口压力/进口压力）的核心机型，通过串联多个叶轮和导叶，逐级提高气体压力。

适用工艺：该型号特别适用于铒提纯流程中需要中等至高气压力的环节，例如：

高压气浮选柱或深槽浮选的气体供应。

溶剂萃取后的气体吹脱或气提工艺。

稀土氧化物气流输送系统的气源。

工艺气体循环系统的增压。

关键参数解读：

流量 (2155)：额定工况下，风机每分钟输送的气体体积为2155立方米。这是一个相当大的流量，意味着该风机服务于大规模或主流程的气体供应。

压力 (-1.84)：风机出口处气体的绝对压力为1.84个标准大气压。换算成工程常用的表压约为 0.84 kgf/cm² (或约84 kPa)。这个压力水平足以克服多层塔板、长距离管道和复杂反应器的阻力。

性能特点：

多级结构：内部包含多个叶轮-导叶级，气体每经过一级，压力和速度得到一次提升，效率较高。

高转速：采用齿轮箱增速或高速电机直驱，使叶轮线速度达到最佳范围，是实现高压的关键。

刚性设计：转子、轴承箱等部件设计坚固，以承受高速、高压带来的巨大载荷。

精密平衡：转子总成经过高精度动平衡，确保高速下振动值极小，运行平稳。

四、 D系列风机核心配件详解

以D(Er)2155-1.84为例，其核心配件是保证性能与寿命的基础。

风机主轴：

材质：通常采用高强度合金钢（如42CrMo），经过调质处理，具有优异的综合机械性能（高强度、高韧性）。

工艺：精车、磨削，保证各轴段极高的尺寸精度和同心度。与叶轮、联轴器配合的轴颈部位，表面硬度要求高，可能进行表面淬火。

风机转子总成：

这是风机的“核心运动组件”，包括主轴、所有叶轮、平衡盘（如有）、联轴器法兰等。

叶轮：采用后弯式叶片设计，效率高、性能曲线稳定。材质根据气体性质可选铸铁、不锈钢或特种合金。动平衡等级要求极高（通常达到G2.5或更高）。

轴承与轴瓦：

D系列高压高速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。

轴瓦材质：常为巴氏合金（锡基合金）衬层，它与钢背结合，具有良好的嵌藏性、顺应性和抗胶合能力。

润滑：依靠强制循环油系统，提供润滑和冷却。

密封系统（关键子系统）：

气封（级间密封与轴端密封）：通常采用迷宫密封，利用一系列节流齿隙来减小气体泄漏。齿隙设计是关键，需在泄漏量与转子动态安全之间取得平衡。

油封：位于轴承箱两端，防止润滑油外泄。常用骨架油封或迷宫式油封。

碳环密封：在输送有毒、贵重或危险气体（如H₂、He）时，可能采用碳环密封作为轴端主密封。它由多个碳环组成，在弹簧力作用下紧贴轴套，实现接触式密封，泄漏量远小于迷宫密封。

轴承箱：

是容纳轴承、轴瓦和部分密封的铸件。要求刚性好，能保证轴承孔的同轴度，并有良好的散热结构。内部设有油路和油槽。

五、 风机常见故障与修理要点

风机维修必须由专业人员进行，以下为通用要点：

振动超标：

原因：转子不平衡（结垢、叶片磨损）、对中不良、轴承磨损、基础松动。

修理：停机检查对中；检查并清理叶轮；重新进行转子动平衡；检查更换轴瓦。

轴承温度过高：

原因：润滑油油质劣化、油量不足、油路堵塞；轴瓦刮研不良、间隙过小或过大；负载过大。

修理：检查润滑系统，换油、清洗滤网；检测轴瓦接触面和间隙，重新刮研或更换；检查工艺系统是否超压。

风量或压力不足：

原因：过滤器堵塞；密封间隙磨损过大，内泄漏严重；转速下降；叶轮腐蚀或磨损。

修理：清洗过滤器；检查并更换迷宫密封齿或碳环；检查驱动电机和传动系统；检查或更换叶轮。

气体泄漏：

原因：轴端密封（迷宫或碳环）失效；壳体或法兰密封垫损坏。

修理：根据密封形式更换密封件。更换碳环密封时需特别注意清洁和弹簧预紧力。

大修流程：

解体前记录所有对中数据、间隙数据。

彻底清洗所有零件。

检查主轴直线度、叶轮内孔和轮盘有无裂纹。

测量所有密封间隙、轴承间隙。

更换所有易损件（密封、轴瓦、O型圈、垫片）。

重新组装，严格按照手册要求调整间隙。

进行转子动平衡。

找正对中。

单机试车，监测振动、温度、性能。

六、 输送各类工业气体的风机技术考量

稀土提纯中涉及多种气体，风机选型与设计需特别调整：

通用气体（空气、无毒混合气体）：标准设计的C(Er)、D(Er)系列即可满足，重点考虑流量和压力。

惰性气体（N₂、Ar、He、Ne）：

密封性要求极高：因其昂贵，需最大限度减少泄漏。优先选用配备碳环密封或干气密封的型号。

AI(Er)、S(Er)、AII(Er)等单级风机若用于输送，也必须强化密封配置。

氧气 (O₂)：

禁油设计：所有与氧气接触的部件必须彻底脱脂，润滑系统与气路完全隔绝。采用不锈钢材质防止锈蚀产生火源。

通常有专用的氧气压缩机，选用需极其谨慎。

氢气 (H₂)：

防爆与密封：电机、仪表需防爆。氢气分子小，极易泄漏，必须采用高性能接触式密封（如碳环密封）。

壳体设计需考虑防爆泄压。

腐蚀性气体（工业烟气、潮湿CO₂）：

材质升级：过流部件（叶轮、机壳、导叶）需采用不锈钢（如316L）或更高级别的耐蚀合金。

防腐涂层：内部可施加环氧或其他耐酸涂层。

排水设计：机壳最低点设排水阀，防止冷凝液积聚腐蚀。

系列选择指南：

“CF(Er)”、“CJ(Er)”浮选专用：针对浮选工况大气量、中低压特点优化，效率曲线平坦，适应矿浆液位变化。

“C(Er)”多级：适用于中等流量和压力，比D系列压力低但可能效率更优。

“AI(Er)”单级悬臂：结构紧凑，适用于小流量、中低压加压，维护简便。

“S(Er)”单级高速双支撑：高转速、单级高压比，流量范围中等，结构介于悬臂和多级之间。

“AII(Er)”单级双支撑：传统可靠结构，适用于更稳定的工况。

七、 结论

D(Er)2155-1.84型高速高压多级离心鼓风机作为重稀土铒提纯高压气体输送环节的骨干设备，其高效、稳定、可靠的运行是保障生产线顺行的基石。深入理解其型号含义、掌握其核心配件如转子、轴瓦、密封的结构特点，是进行科学选型、规范维护和精准维修的前提。同时，面对稀土提纯中复杂的工业气体介质，必须将气体的物理化学特性（密度、腐蚀性、危险性）作为风机选型、材料选择和密封设计的首要决定因素。未来，随着稀土提纯技术向精细化、绿色化发展，对离心鼓风机的智能化控制、能效水平及适应性将提出更高要求，这也将是风机技术持续进步的方向。