重稀土铒(Er)提纯专用离心鼓风机技术全解析:以D(Er)659-2.8型号为核心

作者：王军（139-7298-9387）

关键词：重稀土铒提纯风机，D(Er)659-2.8离心鼓风机，稀土矿选矿设备，工业气体输送，风机配件，风机维修，离心鼓风机技术

第一章 稀土矿提纯与离心鼓风机技术概述

在重稀土分离提纯工业中，离心鼓风机是不可或缺的关键设备，其性能直接影响到铒(Er)等重稀土元素的提取效率、纯度与生产成本。重稀土铒主要存在于离子吸附型稀土矿中，提取过程涉及矿石破碎、浮选、浸出、萃取分离等多个环节，每个环节对气体输送设备都有特殊要求。特别是在浮选和气体保护环节，需要风机提供稳定、洁净且压力精确的气流，以确保化学反应条件稳定和安全生产。

稀土提纯用离心鼓风机与传统工业鼓风机存在显著差异，主要体现在材料兼容性、密封要求、压力控制精度和耐腐蚀性等方面。由于稀土提取过程中常涉及酸性气体、有机溶剂蒸气及各种反应性气体，风机必须采用特殊设计和材质，防止介质污染和设备腐蚀。本文将以D(Er)659-2.8型号为核心，系统阐述重稀土铒提纯专用离心鼓风机的技术特点、配件系统、维修要点及工业气体输送适应性。

第二章 重稀土铒提纯专用风机型号体系解析

在稀土提纯领域，风机厂家针对不同工艺环节开发了专门化的型号系列，每个系列都有其特定适用范围和技术特点：

C(Er)型系列多级离心鼓风机：采用多级叶轮串联结构，适用于中等压力、大流量要求的稀土矿浮选和浸出工序。其压力范围通常在0.8-2.5个大气压之间，可通过调整叶轮级数满足不同压力需求。

CF(Er)型系列专用浮选离心鼓风机：专门为稀土矿浮选工艺设计，特别优化了气流稳定性，确保浮选槽内气泡大小均匀、分布合理，提高稀土矿物与脉石分离效率。该系列风机通常配备精密压力调节装置。

CJ(Er)型系列专用浮选离心鼓风机：在CF系列基础上进一步优化，采用高效叶轮设计和低噪声结构，适用于对工作环境噪声有严格限制的现代化稀土选矿厂。

D(Er)型系列高速高压多级离心鼓风机：本文重点介绍的高端系列，采用高转速设计（通常可达15000-30000转/分钟），通过多级压缩实现高压输出，特别适用于需要高压气流的稀土萃取分离、气体保护及物料输送环节。该系列风机结构紧凑、效率高，但制造精度和维护要求也相应提高。

AI(Er)型系列单级悬臂加压风机：结构简单、维护方便，适用于辅助工序的低压气体输送，如车间通风、局部气体保护等。

S(Er)型系列单级高速双支撑加压风机：采用高速单级叶轮配以双支撑轴承结构，兼顾高效率和稳定性，适用于中等压力、中等流量的稀土冶炼气体输送。

AII(Er)型系列单级双支撑加压风机：传统双支撑结构，可靠性高、使用寿命长，适用于稀土化工厂的持续运行工况。

第三章 D(Er)659-2.8高速高压多级离心鼓风机深度解析

3.1 型号含义与基本参数

D(Er)659-2.8型号包含以下技术信息：

“D”：代表D系列高速高压多级离心鼓风机，该系列专为高压气体输送设计

“Er”：表示风机专为重稀土元素铒的提纯工艺优化设计，在材料选择、密封形式和防腐处理上针对铒提取环境进行了特殊考量

“659”：表示风机在设计工况下的额定流量为每分钟659立方米（标准状态）。此流量值是针对铒提纯特定工序（如高压气体保护或物料气力输送）优化的结果

“-2.8”：表示风机出口额定压力为2.8个大气压（表压，相对于大气压）。此处未标注进口压力，按行业惯例表示进口压力为1个大气压（绝对压力），即风机从常压环境中吸气

该型号风机的完整工况定义是：在标准大气压进口条件下，能够将659立方米/分钟的空气（或指定工业气体）压缩至2.8个大气压（绝对压力3.8个大气压）并连续稳定输出。当用于铒提纯工艺时，实际流量和压力会根据气体成分、温度和工艺要求进行相应调整。

3.2 设计与结构特点

D(Er)659-2.8风机采用垂直剖分式机壳设计，便于拆卸维修和内部检查。机壳材质根据输送介质不同可选铸铁、球墨铸铁或不锈钢，针对铒提取过程中可能接触的酸性介质，通常采用304或316不锈钢内衬防腐涂层。

转子系统采用高速柔性转子设计，工作转速通常在18000-25000转/分钟范围。叶轮采用后弯式叶片，级数一般为3-5级，每级叶轮之间设置导流器，将动能有效转化为压力能。叶轮材料根据输送介质选择，对于洁净空气可采用高强度铝合金，对于腐蚀性气体则采用不锈钢或钛合金。

气动设计采用“等外径、变内径”的多级叶轮设计方案，确保每级叶轮都在最佳效率点附近工作。通过控制叶轮进出口角度、叶片数和流道形状，实现高效率、低噪音的气体压缩过程。风机整体效率通常可达82%-88%，高于一般工业鼓风机。

第四章 关键配件系统详解

4.1 风机主轴系统

D(Er)659-2.8的主轴采用高强度合金钢（如42CrMo）整体锻造，经调质处理获得芯部韧性，表面通过高频淬火或氮化处理提高硬度和耐磨性。主轴直径根据临界转速计算确定，确保工作转速远离一阶和二阶临界转速，避免共振。主轴与叶轮采用过盈配合加键连接，部分高压型号还增加螺纹锁紧装置，确保高速旋转下的可靠连接。

4.2 轴承与轴瓦系统

该型号风机采用滑动轴承（轴瓦）而非滚动轴承，原因在于滑动轴承在高速、重载工况下具有更好的阻尼特性和承载能力。轴瓦材料为巴氏合金（锡基或铅基），厚度2-3毫米，浇铸在钢制瓦背上。巴氏合金具有良好的嵌入性和顺应性，能够容忍少量异物，避免轴颈损伤。

轴瓦设计参数包括长径比（通常0.6-1.0）、间隙比（0.001-0.002倍轴径）和油槽布置。供油系统采用强制润滑，油压通常保持在0.15-0.25兆帕，确保轴瓦与轴颈之间形成完整油膜，实现液体摩擦状态。

4.3 转子总成

转子总成包括主轴、叶轮、平衡盘、推力盘和联轴器半体等组件。每个叶轮在单独动平衡后，与主轴组装完成整体动平衡，残余不平衡量需小于G2.5级（国际标准ISO1940）。平衡盘用于抵消部分轴向力，推力盘则将剩余轴向力传递给推力轴承。转子总成的端面跳动和径向跳动要求严格，通常分别控制在0.02毫米和0.03毫米以内。

4.4 密封系统

气封：采用迷宫密封结构，在叶轮进口与机壳之间、级间和轴端设置多道密封齿。密封间隙根据工作温度和材料膨胀系数精心计算，既要减少内泄漏提高效率，又要避免动静部件摩擦。针对铒提纯中的腐蚀性气体，密封齿可采用聚四氟乙烯或填充石墨等耐腐蚀材料。

油封：防止润滑油外泄和外部杂质进入轴承箱。D(Er)659-2.8采用组合式油封，包括甩油环、迷宫密封和接触式骨架油封。甩油环利用离心力将试图外泄的润滑油甩回油箱，迷宫密封提供非接触式阻挡，骨架油封作为最后一道防线。

碳环密封：在输送易燃、易爆或有毒气体时采用的特殊密封形式。碳环密封由多个碳环组成，每个碳环在弹簧力作用下紧贴轴表面，形成多级密封。碳材料具有自润滑性，即使短时间干运转也不会损伤轴颈。碳环密封可有效控制有害气体泄漏，满足铒提纯过程中的环保和安全要求。

4.5 轴承箱与润滑系统

轴承箱为铸铁或铸钢结构，内部设置油槽和挡油装置，确保润滑油流经轴瓦后顺利回油。润滑系统包括主油泵、辅助油泵、油箱、冷却器和过滤器。主油泵通常由主轴驱动，在启动和停机阶段由电机驱动的辅助油泵提供润滑。油温控制在35-45摄氏度之间，油压稳定在0.15-0.25兆帕。过滤器精度不低于25微米，确保润滑油洁净度。

第五章 风机安装、调试与维修要点

5.1 安装基础要求

D(Er)659-2.8风机属于高速精密设备，对安装基础有严格要求。混凝土基础质量应为风机质量的3-5倍，深度不低于1.5米，避免与厂房结构刚性连接以防振动传递。基础完成后需养护28天以上，安装前检查水平度，误差不超过0.05毫米/米。

地脚螺栓采用预留孔方式，二次灌浆使用无收缩水泥。风机与电机底座共同安装在同一基础板上，确保两者轴心线的同轴度。管道连接必须采用柔性接头，避免管道应力传递到风机壳体。

5.2 调试程序

调试前准备工作包括：检查各紧固件是否牢固，确认润滑系统清洁并加注合格润滑油，手动盘车确认转子转动灵活无卡涩。

空载试车：脱开联轴器，单独试运电机2小时，检查电机旋转方向、轴承温度和振动情况。连接联轴器，启动风机运行4-8小时，监测轴承温度（不超过75摄氏度）、振动速度（不超过4.5毫米/秒）和润滑油参数。

负载试车：逐步关闭出口阀门增加负荷，在每个负荷点运行30分钟以上，记录压力、流量、温度、振动和电流数据。最终在设计工况下连续运行24小时，各项参数稳定后方可投入正式运行。

5.3 日常维护与常见故障处理

日常维护包括：每班检查油位、油压、油温和振动值；每周检查密封泄漏情况；每月分析润滑油样，检测水分和金属颗粒含量；每季度检查联轴器对中和基础螺栓紧固情况。

常见故障及处理：

振动超标：可能原因包括转子不平衡、对中不良、轴承磨损或基础松动。需停机检查相应部件，必要时重新动平衡或更换轴承。

轴承温度高：检查润滑油量、油质和冷却系统，测量轴承间隙是否过小，轴瓦是否磨损。

压力或流量不足：检查密封间隙是否过大导致内泄漏严重，进口过滤器是否堵塞，叶轮是否磨损或腐蚀。

异常噪音：可能为旋转部件与静止部件摩擦、轴承损坏或气动噪音。需根据噪音特征判断具体原因。

5.4 大修周期与内容

D(Er)659-2.8风机的大修周期通常为24,000-36,000运行小时，具体取决于工作环境和维护水平。大修内容包括：

完全解体风机，清洗所有零部件

检查主轴直线度、表面粗糙度和尺寸精度，必要时进行矫直或磨削修复

更换所有轴瓦，刮研至合适间隙

检查叶轮磨损、腐蚀情况，进行无损探伤，严重时更换

更换所有密封件，包括气封、油封和碳环密封

清理润滑系统，更换过滤器滤芯和润滑油

重新组装后进行整体动平衡和机械运转试验

第六章 工业气体输送适应性分析

重稀土铒提纯过程涉及多种工业气体的输送，不同气体物性对风机设计和运行提出不同要求。D(Er)系列风机通过材料选择、密封形式和转速调整，可适应多种气体介质：

空气：最常用介质，按标准设计即可。注意空气中水分和尘埃含量，必要时在进口加装过滤和干燥装置。

工业烟气：通常含有二氧化硫、氮氧化物等腐蚀性成分和固体颗粒。需采用不锈钢材质，增加防腐涂层，进口设置高效过滤器和洗涤装置，叶轮考虑防磨措施。

二氧化碳(CO₂)：密度大于空气，相同压比下所需压缩功更大。电机功率需相应增大，密封需考虑CO₂的渗透性。

氮气(N₂)和氩气(Ar)：惰性气体，无特殊腐蚀性，但泄漏可能造成工作环境缺氧。需加强密封，特别是轴端密封，通常采用双端面机械密封或碳环密封。

氧气(O₂)：强氧化性，所有与氧气接触的部件必须严格去油，采用铜合金或不锈钢材质，避免使用可燃材料。润滑油必须使用氧压机专用油，防止发生燃烧事故。

氦气(He)和氢气(H₂)：分子量小、密度低、渗透性强。输送这类气体时，风机转速需提高以获得足够压力，密封系统需特殊设计防止泄漏。氢气还有爆炸危险，需考虑防爆措施。

混合无毒工业气体：需根据具体成分确定物性参数，重点考虑腐蚀性、爆炸性和对材料相容性的影响。

气体物性调整公式：
当输送介质改变时，风机性能会发生变化。基本换算关系如下：

流量换算公式：相同转速下，容积流量基本不变

压力换算公式：压力比与气体绝热指数相关，需按绝热压缩公式重新计算

功率换算公式：轴功率与气体分子量和绝热指数成正比，与进口温度和效率成反比

具体调整需参考风机厂家提供的性能曲线和换算公式，必要时重新选型或调整转速。

第七章 铒提纯工艺对风机的特殊要求

在重稀土铒的提取和分离过程中，风机不仅提供动力源，还直接参与化学反应条件的控制：

浮选阶段：需要稳定、均匀的微小气泡，风机必须提供压力脉动小的气流。CF(Er)和CJ(Er)系列专为此设计，但高压浮选槽可能需要D系列提供更高压力。

萃取分离阶段：常在惰性气体保护下进行，防止稀土离子氧化。风机需连续、可靠地提供高纯度惰性气体（如氮气、氩气），密封系统必须最大限度减少空气渗入。

干燥与煅烧阶段：需要洁净、干燥的热风或保护气。风机需与加热和净化设备配套，材料需耐受一定温度。

安全要求：铒提取过程中可能产生氢气等易燃气体，所有电气设备需符合防爆标准，风机本身需接地良好，防止静电积累。

环保要求：泄漏的气体可能含有酸性成分或有机溶剂，需严格控制泄漏率。碳环密封和机械密封的组合使用可有效满足环保要求。

第八章 发展趋势与展望

随着稀土提纯技术向高效、绿色、智能化方向发展，离心鼓风机技术也在不断创新：

智能化控制：采用变频调速、流量压力闭环控制、智能诊断系统，实现风机与工艺系统的协同优化，降低能耗，提高工艺稳定性。

新材料应用：陶瓷涂层、工程塑料、特种合金在叶轮和密封部件上的应用，提高耐腐蚀、耐磨损性能，延长设备寿命。

高效化设计：通过计算流体动力学优化流道形状，采用三元流叶轮设计，使风机效率突破90%，降低铒提纯的能耗成本。

模块化设计：将风机、电机、过滤器、消声器、控制系统集成在共用底座上，减少现场安装工作量，提高设备可靠性。

远程监控与维护：通过物联网技术实现风机运行状态的远程监控，提前预警故障，指导维护工作，减少非计划停机。

结语

D(Er)659-2.8高速高压多级离心鼓风机作为重稀土铒提纯的关键设备，其优异性能源于精密的设计、严格的制造和科学的维护。随着稀土战略价值的不断提升，对提纯设备的要求也将日益提高。风机技术人员需深入理解工艺需求，掌握设备原理，才能充分发挥设备性能，为我国稀土工业的发展提供可靠保障。