重稀土钬(Ho)提纯专用风机技术与应用解析：以D(Ho)818-1.77型风机为核心

作者：王军（139-7298-9387）

关键词：重稀土钬提纯、离心鼓风机、D(Ho)818-1.77、风机配件、风机修理、工业气体输送、稀土矿选矿

一、稀土矿提纯工艺中的风机技术基础

在重稀土分离提纯领域，离心鼓风机作为关键的气体输送与增压设备，其性能直接影响到钬(Ho)等稀有元素的提取效率与纯度。稀土矿提纯通常涉及浮选、磁选、重选及化学分离等多道工序，而离心鼓风机在其中承担着为跳汰机、浮选槽等设备提供稳定气流的重要任务。

离心鼓风机的工作原理基于叶轮高速旋转产生的离心力，将机械能转化为气体压力能与动能。根据气体动力学原理，风机的基本性能可通过流量-压力曲线来描述，其理论压力提升遵循欧拉涡轮机方程，即风机对单位质量气体所做的功等于气体在叶轮进出口处的动量矩变化。在实际应用中，还需考虑气体可压缩性、内部泄漏、流动损失等多重因素。

针对重稀土提纯的特殊要求，风机需具备以下特点：1) 高压力稳定性，确保分离过程气流均匀；2) 耐腐蚀性，能够处理可能含有化学试剂的气体；3) 精密控制能力，适应工艺参数的变化；4) 高可靠性，减少因设备故障导致的生产中断。

二、重稀土钬(Ho)提纯专用风机系列概览

在钬元素提纯领域，根据不同的工艺环节和气体处理要求，开发了多个专用风机系列：

“C(Ho)”型系列多级离心鼓风机：采用多级叶轮串联设计，每级叶轮逐步提高气体压力，适用于中高压范围的工艺需求。该系列风机效率曲线平缓，工作范围较宽，能够适应稀土分离过程中流量波动的情况。

“CF(Ho)”型与“CJ(Ho)”型系列专用浮选离心鼓风机：专门为浮选工序设计，注重气流的均匀分布与微气泡生成能力。CF型侧重于常规浮选工况，而CJ型则针对含有药剂挥发物的气体环境进行了密封和材料优化。

“D(Ho)”型系列高速高压多级离心鼓风机：采用高转速设计，通过较少级数实现较高压力输出，结构紧凑，特别适用于空间受限的现代化稀土生产线。该系列是高压跳汰和高压气体输送的关键设备。

“AI(Ho)”型系列单级悬臂加压风机：结构简单，维护方便，适用于低压辅助工序或小型试验线。悬臂设计减少了密封点，降低了泄漏风险。

“S(Ho)”型系列单级高速双支撑加压风机与“AII(Ho)”型系列单级双支撑加压风机：两者均采用双支撑结构，转子稳定性更高。S型侧重高转速工况，而AII型则兼顾中高速范围，适用于对振动控制要求严格的精密分离环节。

这些风机可根据输送气体的性质进行定制，包括：空气、工业烟气、二氧化碳(CO₂)、氮气(N₂)、氧气(O₂)、氦气(He)、氖气(Ne)、氩气(Ar)、氢气(H₂)及混合无毒工业气体。不同气体介质的物理性质（如密度、粘度、比热容、爆炸极限等）直接影响风机的设计参数和材料选择。

三、D(Ho)818-1.77型高速高压多级离心鼓风机详解

D(Ho)818-1.77型风机是专为重稀土钬提纯高压跳汰工序设计的核心设备，其型号解读如下：

3.1 设计特点与技术参数

D(Ho)818-1.77型风机采用3-4级叶轮串联结构，转速范围通常在8000-15000转/分之间，具体取决于驱动配置。该风机融合了以下关键技术：

气动设计：叶型采用后弯叶片设计，效率曲线具有驼峰特征，但通过精确的叶片安装角和流道优化，确保在工作点附近有较高的气动效率（通常可达82%-85%）。级间设置导叶装置，将上一级出口的动能部分转化为下一级的进口压力，减少流动损失。

结构特点：壳体采用水平剖分式设计，便于内部组件的检修与更换。材料选择上，根据输送气体性质（如可能含有微量酸性组分），与气体接触部分采用不锈钢或特种合金。转子经过严格的动平衡校验，残余不平衡量控制在G2.5级以内，确保高速运转的平稳性。

密封系统：针对稀土提纯中可能涉及的有害或贵重气体，该型号配备了多重密封组合。级间密封和轴端密封采用迷宫密封与碳环密封的组合形式，碳环密封具有良好的自润滑性和适度的追随性，能够有效减少内部泄漏和外部泄漏。

3.2 在钬提纯工艺中的应用

在重稀土钬的分离过程中，D(Ho)818-1.77型风机主要与跳汰机配套使用。跳汰机利用周期性脉冲水流和气流使矿物颗粒按密度分层，其中稳定、可控的气流是确保分离精度的关键。该风机提供的1.77个大气压的稳定压力，能够穿透矿浆层形成均匀气泡，促进钬富集物与其他矿物的有效分离。

操作时需注意：1) 启动前检查油路系统和冷却系统；2) 逐渐加载至工作点，避免喘振现象发生；3) 监控进出口压力、流量、轴承温度等参数，确保其在设计范围内运行。该风机的喘振边界线可通过性能曲线确定，操作点应远离喘振区，通常设有防喘振控制回路。

四、风机核心配件详解

4.1 风机主轴

作为传递扭矩和支撑旋转部件的核心，D(Ho)818-1.77的主轴采用高强度合金钢（如42CrMo）整体锻制而成，经调质处理获得良好的综合机械性能。主轴的设计需满足临界转速远高于工作转速的要求，通常一阶临界转速设计为工作转速的1.3倍以上，避免共振。轴上各级叶轮、平衡盘等部件的安装位置设有精密加工的台阶和键槽，保证装配同心度。

4.2 风机轴承与轴瓦

该高速风机多采用滑动轴承（轴瓦）以承受径向载荷。轴瓦材料为巴氏合金（锡锑铜合金），浇铸在钢背衬上，具有良好的嵌藏性、顺应性和抗胶合能力。润滑油在轴颈与轴瓦间形成动压油膜，其承载能力遵循雷诺方程描述的压力分布规律。推力轴承则多采用金斯伯里或米切尔式可倾瓦结构，以平衡转子剩余的轴向力。轴承间隙需严格控制，通常为轴颈直径的0.0012-0.002倍，过大导致振动，过小则可能引起烧瓦。

4.3 风机转子总成

转子总成包括主轴、各级叶轮、平衡盘、联轴器部件等，是高速旋转的动部件。叶轮采用高强度铝合金或不锈钢精密铸造或数控加工而成，经三维造型优化以减少二次流损失。每个叶轮装配后，转子需进行低速和高速动平衡校正。平衡盘用于平衡大部分轴向力，其两侧的压力差通过管道与进口或特定腔室连通，形成力的平衡。

4.4 密封系统

4.5 轴承箱

作为容纳轴承、提供润滑油路和冷却的部件，轴承箱需要有足够的刚度和精度。箱体上设有油位观察窗、温度测点接口、以及进出油口。润滑油系统通常包括主油泵、辅助油泵、冷却器、过滤器等，确保轴承在合适温度下工作。

五、风机维护、修理与故障诊断

5.1 日常维护要点

5.2 常见故障与修理

振动超标：可能原因包括转子不平衡（需重新做动平衡）、对中不良（重新对中）、轴承磨损（更换轴瓦或调整间隙）、基础松动（紧固或灌浆）或喘振（调整操作点）。频谱分析是诊断振动原因的有效手段。

轴承温度高：可能因润滑油量不足或变质、冷却效果差、轴承间隙过小、负载过大或安装不当引起。需检查整个油路系统和轴承状况。

风量或压力不足：可能因过滤器堵塞、密封间隙磨损过大导致内泄漏严重、转速下降或工艺系统阻力变化所致。需检查清洗过滤器，测量并调整密封间隙。

异常噪音：除喘振引起的周期性吼叫声外，还可能存在轴承损坏的撞击声、密封摩擦的尖啸声等，需停机排查。

5.3 大修要点

风机运行一定周期（如24000小时）或性能明显下降时应进行大修。大修内容包括：完全解体清洗；测量所有配合间隙（如轴承间隙、密封间隙、叶轮与隔板间隙）；检查主轴直线度、跳动；检查叶轮焊缝或铆接处有无裂纹、磨损；检查壳体有无腐蚀或变形；更换所有密封件和易损件；重新装配后进行全面对中和动平衡校验。大修后的试车应遵循从空载到逐步加载的过程，并详细记录所有性能数据。

六、输送不同工业气体的特殊考量

当D(Ho)系列风机用于输送除空气外的其他工业气体时，设计、材料和操作需相应调整：

安全性考量：

气动性能修正：
风机的基本性能曲线是基于标准空气（密度1.2kg/m³）测试的。输送其他气体时，流量基本不变（容积式特性），但压力、功率与气体密度成正比关系。可用换算公式：实际压力 = 标定压力 × (实际气体密度 / 空气密度)；实际功率 = 标定功率 × (实际气体密度 / 空气密度)。例如，输送密度为0.17kg/m³的氢气时，相同转速下产生的压力和所需功率仅为输送空气时的约14%。

材料与密封适应性：

操作与维护差异：
输送贵重或危险气体时，通常要求更高的密封监测频率和更完善的泄漏检测系统。停机维护前，必须进行彻底的气体置换（通常用氮气吹扫），并经检测确认安全后方可进行作业。

七、结论

重稀土钬的提纯是一项对工艺装备要求极高的技术，D(Ho)818-1.77型高速高压多级离心鼓风机作为其中的关键动力设备，其设计充分考虑了钬分离工艺对高压稳定气流的特殊需求。从精密的主轴、轴承与转子总成，到针对性的密封系统，每一处细节都影响着风机的性能和可靠性。深入理解该风机及其配件的技术特点，掌握其维护修理要点，并充分考虑不同工业气体输送时的特殊要求，对于保障稀土提纯生产线的稳定高效运行、提升我国重稀土资源的分离技术水平具有重要意义。未来，随着稀土提纯工艺向更高效、更环保的方向发展，对配套风机的智能化控制、能效提升和适应性也将提出更高要求。