重稀土铒(Er)提纯风机D(Er)2690-1.49技术解析与应用

作者：王军（139-7298-9387）

关键词：稀土矿提纯、重稀土铒提纯、离心鼓风机、D(Er)2690-1.49、风机配件、风机维修、工业气体输送

第一章：稀土矿提纯工艺中的离心鼓风机基础

1.1 重稀土提纯工艺概述

稀土元素是现代高科技产业不可或缺的战略资源，其中重稀土铒(Er)因其独特的光电磁特性，在光纤通信、激光材料、核控制等领域具有不可替代的作用。铒的提纯过程主要包括矿石破碎、浮选、浸出、萃取分离和高温还原等环节，整个过程对气体输送设备提出了严苛要求。

离心鼓风机作为气力输送和气体供应的核心设备，在铒提纯流程中承担着多重任务：为浮选工序提供适宜的气压和流量，为萃取工序创造惰性气体环境，为高温还原过程供应保护性气体。风机性能的稳定性直接影响到产品纯度、能耗指标和生产安全。

1.2 稀土提纯专用离心鼓风机分类

根据重稀土提纯工艺的不同阶段和气体要求，开发了多种专用风机系列：

“C(Er)”型系列多级离心鼓风机：采用多级叶轮串联设计，提供中等压力和较大流量，适用于矿石预处理阶段的空气供应。

“CF(Er)”型系列专用浮选离心鼓风机：针对浮选工艺优化设计，能够在矿浆环境中稳定运行，气量调节范围宽广。

“CJ(Er)”型系列专用浮选离心鼓风机：在CF系列基础上强化了耐腐蚀性能，适用于含化学药剂的浮选环境。

“D(Er)”型系列高速高压多级离心鼓风机：采用高速转子设计和多级压缩，可提供更高压力，适用于萃取分离和气体保护环节。

“AI(Er)”型系列单级悬臂加压风机：结构紧凑，适用于局部气体加压和补充。

“S(Er)”型系列单级高速双支撑加压风机：转子两端支撑，运行平稳，适合连续运行的供气系统。

“AII(Er)”型系列单级双支撑加压风机：在AI系列基础上增强承载能力，适用于中等流量高压场合。

这些风机系列覆盖了从常压到高压、从小流量到大流量的全范围需求，形成了完整的重稀土提纯气体供应解决方案。

1.3 工业气体特性与风机选型

重稀土提纯过程中涉及多种工业气体，每种气体的物理性质差异显著：

空气：最常用的浮选和氧化气体，密度约1.293kg/m³，粘度较低。

工业烟气：成分复杂，常含有腐蚀性物质，需特殊材质和密封。

二氧化碳(CO₂)：分子量44，密度约为空气的1.5倍，压缩过程中温升明显。

氮气(N₂)：惰性保护气体，分子量28，密度略低于空气。

氧气(O₂)：强氧化性气体，分子量32，需严格防油防爆设计。

氦气(He)：分子量4，密度极低，极易泄漏，对密封要求极高。

氖气(Ne)：分子量20，惰性稀有气体。

氩气(Ar)：分子量40，常用保护气体，密度高于空气。

氢气(H₂)：分子量2，密度最低，爆炸极限宽，密封和防爆至关重要。

混合无毒工业气体：根据工艺需求配比，物性参数需专门计算。

这些气体的分子量、密度、绝热指数、爆炸极限等参数差异巨大，直接影响风机的功率计算、温升控制和密封设计。风机选型必须基于具体气体参数进行，不能简单套用空气工况数据。

第二章：D(Er)2690-1.49型高速高压多级离心鼓风机深度解析

2.1 型号解读与技术参数

D(Er)2690-1.49是专为重稀土铒提纯工艺设计的高速高压多级离心鼓风机，型号解读如下：

“D”代表D系列高速高压多级离心鼓风机，采用多级叶轮串联实现高压比。

“Er”表示该风机专门针对铒提纯工艺优化设计，材质选择和内部结构适应铒提取环境。

“2690”表示风机在设计工况下的流量为每分钟2690立方米，这一流量范围能够满足中型铒提纯生产线的气体需求。

“-1.49”表示风机出口压力为1.49个大气压（表压），进口压力默认为标准大气压。这一压力范围适用于铒提纯过程中的气体加压、输送和保护工艺。

该风机主要技术参数包括：

2.2 结构设计与工作原理

D(Er)2690-1.49采用多级离心压缩技术，其核心工作原理是：气体进入风机进口后，经过导流器引导至第一级叶轮，叶轮高速旋转将机械能转化为气体动能和压力能；随后气体进入扩压器，将部分动能转化为压力能；接着进入下一级重复此过程。多级串联使气体压力逐级升高，最终达到设计压力。

这种多级设计相比单级风机的优势在于：

2.3 关键部件详解

2.3.1 风机主轴系统

主轴是风机转子的核心支撑件，传递扭矩并承受转子重力、不平衡力和气体力。D(Er)2690-1.49的主轴采用高强度合金钢锻造，经过调质处理获得优良的综合力学性能。主轴的设计需考虑临界转速问题，工作转速应避开一阶和二阶临界转速，通常设计在一阶临界转速以下（刚性轴）或介于一二阶之间（柔性轴）。对于高速风机，常采用柔性轴设计，但需确保快速通过临界转速区。

主轴的轴径尺寸通过强度计算和刚度计算双重校核，强度计算确保在最大扭矩和弯矩下安全，刚度计算保证轴在载荷下变形不超过允许值。此外，轴上键槽、螺纹等应力集中部位需进行疲劳强度校核。

2.3.2 风机轴承与轴瓦

D(Er)2690-1.49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下具有更好的承载能力、阻尼特性和寿命。轴瓦通常采用巴氏合金衬层，这种材料具有良好的嵌入性和顺应性，能容忍微小杂质和不对中。

轴瓦设计的关键参数包括宽径比、间隙比和比压。宽径比（轴瓦宽度与直径之比）影响承载能力和功耗，通常取0.6-1.2；间隙比（径向间隙与半径之比）影响油膜刚度和温升，一般取0.001-0.002；比压（载荷与投影面积之比）需在材料允许范围内。

润滑油系统对滑动轴承至关重要，包括供油压力、流量、温度控制和过滤精度。供油压力需保证形成完整油膜，通常为0.08-0.15MPa；油液过滤精度需达到10-20μm，防止颗粒磨损。

2.3.3 风机转子总成

转子总成是风机的“心脏”，包括主轴、叶轮、平衡盘、联轴器等部件。叶轮是核心做功部件，D(Er)2690-1.49采用后弯叶片设计，效率高但压比较低，因此需要多级串联。叶轮材料根据输送气体选择：空气工况可用普通合金钢；腐蚀性气体需不锈钢或特种合金；氧气介质需脱脂处理并禁铜。

动平衡是转子制造和维修的关键环节，不平衡会引起振动超标。D(Er)2690-1.49的转子需进行高速动平衡，平衡精度等级通常达到G2.5或更高。平衡校正通过在不同平面上添加或去除质量实现。

2.3.4 密封系统

密封系统防止气体泄漏和外部杂质进入，对安全和效率至关重要：

气封：又称迷宫密封，通过一系列节流间隙和膨胀空腔消耗泄漏气体的动能，减少泄漏量。D(Er)2690-1.49在级间和轴端采用迷宫密封，间隙值通常为0.2-0.5mm，需根据转子热膨胀和动态挠度精确设定。

油封：防止润滑油从轴承箱泄漏，常用骨架油封或机械密封。油封选择需考虑线速度、温度和介质兼容性。

碳环密封：在高压差和危险气体场合使用，碳环在弹簧力作用下与轴接触形成密封。碳环具有自润滑性和耐高温性，但会产生摩擦热和磨损，需冷却和定期更换。

轴承箱密封：防止润滑油泄漏和外部污染物进入，常采用迷宫密封与接触式密封的组合设计。

第三章：重稀土提纯风机配件与维修技术

3.1 关键配件详解与选型

3.1.1 叶轮配件

叶轮是离心鼓风机最易磨损的部件之一，在稀土提纯环境中可能面临腐蚀、磨损和结垢问题。D(Er)2690-1.49的叶轮配件选型需考虑：

3.1.2 轴承与轴瓦配件

滑动轴承配件的管理要点：

3.1.3 密封系统配件

3.1.4 监测与保护配件

D(Er)2690-1.49配备完善的监测系统：

3.2 风机维修技术规范

3.2.1 日常维护与检查

日常维护是预防故障的关键：

3.2.2 定期检修项目

根据运行时间制定检修计划：

月度检查：

季度检查：

年度大修：

3.2.3 常见故障诊断与处理

振动超标：

轴承温度高：

排气压力不足：

异常噪声：

3.2.4 大修后调试与验收

大修后调试需循序渐进：

验收标准包括：振动值不超过ISO10816-3的允许范围；轴承温度不超过75℃；密封泄漏量在允许范围内；性能参数达到设计值的95%以上。

第四章：工业气体输送风机的特殊考虑

4.1 不同气体的风机设计差异

4.1.1 轻气体输送（氢气、氦气）

轻气体分子量小，音速高，对风机设计提出特殊要求：

4.1.2 重气体输送（二氧化碳、氩气）

重气体分子量大，密度高，设计特点：

4.1.3 腐蚀性气体输送（工业烟气、酸性气体）

腐蚀环境的风机设计：

4.1.4 氧气输送的特殊要求

氧气风机的安全设计：

4.2 多气体兼容设计

对于需要输送多种气体的稀土提纯工艺，风机设计需考虑兼容性：

4.3 气体参数换算与性能调整

实际运行中，风机可能需要在不同气体或不同进口条件下运行，性能换算至关重要：

流量换算：实际体积流量与设计体积流量直接可比，但质量流量需考虑密度变化。

压力换算：风机的压比（出口绝对压力/进口绝对压力）是风机特性，不随气体变化；但压差（出口压力-进口压力）与气体密度成正比。

功率换算：轴功率与气体质量流量和压比的函数关系可用相似定律描述，当气体变化时，功率与气体分子量的平方根成反比，与进口温度的平方根成正比。

转速调整：当气体分子量变化时，为保持相同压比，转速需与气体分子量的平方根成反比调整。

这些换算关系在实际操作中通过风机控制系统实现自动调整，确保在不同气体条件下安全高效运行。

第五章：重稀土铒提纯风机的选型与应用

5.1 D(Er)2690-1.49在铒提纯工艺中的定位

在完整的重稀土铒提纯生产线上，D(Er)2690-1.49通常承担以下角色：

浮选供气：为铒矿浮选提供稳定气源，气泡大小和分布影响选矿效率。

气体保护：在铒的还原和熔炼环节提供惰性气体（如氩气）保护，防止氧化。

气力输送：输送铒粉或中间产物，需控制气流速度防止颗粒破碎或沉积。

工艺气体供应：为化学处理环节提供特定气体，如氯化、氟化反应所需气体。

风机在这些环节的运行参数需根据工艺要求精确控制，流量和压力的稳定性直接影响产品质量和收率。

5.2 选型计算要点

铒提纯风机选型需综合考虑：

工艺需求分析：

管网阻力计算：

风机性能匹配：

驱动方案选择：

5.3 安装与调试注意事项

基础要求：

管道连接：

对中调整：

试运行程序：

5.4 运行优化与节能

流量调节策略：

多机并联运行：

状态监测与预测维护：

第六章：结语

重稀土铒提纯是一个高技术含量、高附加值的工业过程，离心鼓风机作为关键动力设备，其性能直接影响产品质量和生产成本。D(Er)2690-1.49型高速高压多级离心鼓风机针对铒提纯工艺的特殊需求设计，在材料选择、结构设计和控制系统方面进行了专门优化。

未来，随着稀土提纯技术向更高效、更环保方向发展，对风机设备也提出了更高要求：更高的效率以降低能耗，更智能的控制以适应工艺变化，更长的寿命以减少维护成本，以及更好的材料兼容性以应对多种工艺气体。

风机技术人员需要深入理解工艺需求，掌握设备原理，精通维修技术，才能确保铒提纯生产线的稳定高效运行。本文提供的技术解析和实践指导，希望能为从事稀土行业设备管理工作的同仁提供有价值的参考。

特别提醒：实际应用中，请务必参考风机制造商提供的具体技术文件和操作规程，根据现场条件调整维护策略。安全始终是第一位考虑因素，特别是涉及危险气体和高压设备时，必须严格遵守安全规范。