重稀土铒(Er)提纯离心鼓风机技术详解:以D(Er)139-2.58型风机为例

作者：王军（139-7298-9387）

关键词：重稀土铒提纯风机 D(Er)139-2.58型离心鼓风机 稀土提纯设备工业气体输送 风机配件与修理

第一章 稀土矿提纯工艺与风机技术概述

稀土元素被誉为“工业维生素”，其中重稀土铒(Er)因其独特的光学、磁学性质，在激光材料、核工业、特种合金等领域具有不可替代的作用。铒的提纯过程涉及破碎、选矿、浸出、萃取、还原等多个环节，而离心鼓风机作为提供气源动力的关键设备，在浮选、气体输送、加压氧化等工序中发挥着至关重要的作用。

在铒的选矿与提纯过程中，风机主要承担以下几项核心功能：一是为浮选机提供适宜压力和流量的空气，形成均匀细小的气泡，实现矿物与脉石的高效分离；二是在焙烧、还原等工序中输送特定工业气体（如氮气、氧气等），创造必要的反应环境；三是在尾气处理环节输送工业烟气，保障环保达标。这些工艺对风机的压力稳定性、气体密封性、耐腐蚀性及调节精度提出了极高要求。

我国稀土提纯行业常用的离心鼓风机主要包含七大系列：“C(Er)”型系列多级离心鼓风机，适用于中等压力、大流量的浮选工艺；“CF(Er)”型与“CJ(Er)”型系列专用浮选离心鼓风机，针对浮选工况进行了气动与结构优化；“D(Er)”型系列高速高压多级离心鼓风机，主打高压力输出；“AI(Er)”型系列单级悬臂加压风机，结构紧凑；“S(Er)”型系列单级高速双支撑加压风机，运行平稳；“AII(Er)”型系列单级双支撑加压风机，适用于多种加压场景。这些风机可根据工艺需求，安全输送空气、二氧化碳(CO₂)、氮气(N₂)、氧气(O₂)、氦气(He)、氖气(Ne)、氩气(Ar)、氢气(H₂)以及混合无毒工业气体。

本文将聚焦于适用于重稀土铒提纯高压环节的D(Er)139-2.58型高速高压多级离心鼓风机，对其技术特性、核心配件、维护修理及工业气体输送适应性进行深入剖析。

第二章 D(Er)139-2.58型高速高压多级离心鼓风机详解

2.1 型号命名规则与技术参数解读

风机型号“D(Er)139-2.58”遵循统一的命名规范：

以参考型号“D(Er)300-1.8”为例，其流量为300立方米每分钟，出口压力为1.8个大气压，通常与跳汰机配套用于选矿。

D(Er)139-2.58型风机的核心设计目标是：在139立方米每分钟的流量下，稳定提供2.58公斤每平方厘米的出口压力。其性能曲线较为陡峭，意味着在压力波动时流量变化相对较小，有利于稳定工艺条件。风机转速通常较高（可达每分钟数万转），通过齿轮箱或高速电机直驱实现。

2.2 结构特点与工作原理

D系列风机为多级结构，核心部件包括进气室、多级叶轮与扩压器（交替组成“级”）、蜗壳、出口扩压器及传动系统。气体由进气室轴向进入，被第一级叶轮捕获并获得动能，随后在扩压器中将动能转化为压力能。此过程经过多个“叶轮-扩压器”级的重复，气体压力逐级升高，最终经蜗壳汇集后从出口排出。

其高速高压特性带来了两大技术关键：一是转子动力学设计，必须确保转子在第一临界转速之上安全运行（即采用柔性转子设计），并严格计算临界转速，避免共振；二是高效的内压缩过程，要求每级叶轮和扩压器的气动模型设计精准，以减少流动损失，提升整机效率。压缩过程的温升计算遵循气体状态方程，对于空气等气体，近似可用温升等于进口绝对温度乘以压力比的气体指数次方减一再除以效率的公式进行估算，设计中需考虑冷却措施。

第三章 风机核心配件系统解析

D(Er)139-2.58型风机的可靠性与其关键配件的设计与材质密不可分。

1. 风机主轴与转子总成
主轴是传递扭矩、支撑旋转部件的核心。采用高强度合金钢（如42CrMo）锻造，经调质处理，保证足够的强度、刚性和韧性。转子总成包含主轴、多级叶轮、平衡盘、联轴器部件等，装配前每个叶轮都需进行静平衡，总装后必须进行高速动平衡，将不平衡量控制在极低范围内（如G2.5级），这是确保风机高速平稳运行、振动达标的前提。

2. 风机轴承与轴瓦
鉴于D系列风机的高转速特性，多采用滑动轴承（轴瓦）。轴瓦材料常为锡基巴氏合金，其良好的嵌入性和顺应性可有效缓冲冲击振动。轴承采用压力供油润滑，形成稳定的动压油膜，将轴颈浮起，实现液体摩擦。油膜的承载力计算遵循雷诺方程的基本原理，与转速、润滑油粘度、轴承间隙等因素相关。轴承箱设计需保证足够的刚性和散热能力，并配备温度传感器实时监控瓦温。

3. 密封系统

4. 轴承箱与润滑系统
轴承箱为轴承提供精确的安装定位和防护。润滑系统通常包含主油泵、辅助油泵、油箱、冷却器、滤油器等，确保向轴承连续供给温度、压力、清洁度合格的润滑油。系统设计有低压报警和连锁停机功能，是保障风机安全运行的“生命线”。

第四章 风机常见故障分析与修理要点

风机维修需遵循“预防为主，计划检修”的原则。针对D(Er)139-2.58型风机，常见故障及修理如下：

1. 振动超标

2. 轴承温度过高

3. 风量或压力不足

4. 气体泄漏

大修流程通常包括：停机置换隔离→解体拆卸→各部件清洗检查→测量关键尺寸（如轴承间隙、密封间隙、转子跳动）→更换或修复损坏件（如叶轮修补、轴瓦刮研）→重新装配→对中找正→油系统冲洗→单机试车（包括振动、温度测试）→工艺联试。

第五章 输送不同工业气体的适应性及改造要点

D(Er)139-2.58型风机在铒提纯工艺中，可能需输送多种气体，气体物性差异对风机有不同要求：

1. 惰性气体（如N₂、Ar）：性质稳定，与空气接近。主要注意气体密度不同会影响风机压头和轴功率，需按密度等于质量除以体积的基本公式重新核算性能曲线。功率与气体密度大致成正比。

2. 氧气(O₂)：助燃性强。必须彻底清除流道和润滑油系统中的油脂，所有部件需做脱脂处理，采用惰性气体置换。密封需更严密，防止油脂渗入。材料选择上避免使用易发生火花摩擦的材料。

3. 氢气(H₂)、氦气(He)：密度远小于空气。会导致风机压头显著下降，要达到相同压力需更高转速或更多级数。同时，这些气体分子小，极易泄漏，必须采用碳环密封、干气密封等高效密封形式，并确保机壳铸造致密无砂眼。轴功率因密度小而降低。

4. 二氧化碳(CO₂)：密度大于空气，压缩过程中温升可能更高，需关注冷却系统能力。潮湿的CO₂有弱腐蚀性，接触部件需考虑防腐。

5. 工业烟气：可能含尘、腐蚀性成分及高温。需在进口前设置高效除尘、降温装置。与烟气接触的过流部件（如叶轮、蜗壳）需选用耐腐蚀、耐磨材料（如不锈钢、特种涂层），并可能需设计清灰孔。轴承箱等部位需加强隔热。

改造与选型注意：当D(Er)139-2.58型风机用于输送非空气气体时，不能简单沿用原性能参数。必须向制造商提供准确的气体组分、温度、进口压力等条件，进行气动重新计算和结构适应性设计，必要时更换密封系统、调整材料，并进行相应的防爆、安全认证。

第六章 总结与展望

重稀土铒(Er)提纯风机D(Er)139-2.58作为一款高速高压多级离心鼓风机，其设计精密、结构复杂，是保障铒提纯工艺高压气源稳定的关键设备。深入理解其型号含义、掌握其转子、轴承、密封等核心配件的技术特点，是进行正确操作和维护的基础。而针对性的故障诊断与规范修理，则是延长风机寿命、保障生产连续性的重要手段。

随着稀土提纯工艺向精细化、绿色化发展，对风机的需求也将趋向于更高效率、更智能调控、更宽工况适应性以及更出色的特种气体密封性能。未来，融合了磁悬浮轴承、智能喘振预警、数字孪生运维等先进技术的离心鼓风机，必将在重稀土铒乃至整个稀土战略资源的提取与纯化领域，扮演更加卓越和可靠的角色。对于风机技术人员而言，不断更新知识，将传统机械理论与新材料、新控制技术相结合，是驾驭好这些“工艺肺腑”的必由之路。