重稀土镱(Yb)提纯专用风机技术详解:以D(Yb)1135-3.4型离心鼓风机为中心

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重稀土镱(Yb)提纯专用风机技术详解:以D(Yb)1135-3.4型离心鼓风机为中心

作者：王军（139-7298-9387）

关键词：重稀土镱提纯、D(Yb)1135-3.4型离心鼓风机、稀土矿提纯工艺、风机配件维修、工业气体输送、多级离心鼓风机技术

引言

在稀土矿物，特别是重稀土镱（Ytterbium, Yb）的湿法冶金提纯工艺中，气体输送与加压是关键环节。从浮选、浸出、萃取到结晶干燥，离心鼓风机为各类工艺装置提供稳定、纯净且参数精确的气流动力。专用风机不仅要适应复杂严苛的工业气体介质，更需满足稀土分离工艺对气体纯度、压力稳定性及耐腐蚀性的极致要求。本文将围绕重稀土镱提纯工艺中核心的气体输送设备:D(Yb)1135-3.4型高速高压多级离心鼓风机，系统阐述其技术原理、型号含义、配件构成、维修要点，并拓展介绍稀土提纯领域常用的各类风机型号及其适用的工业气体介质。

第一章重稀土镱提纯工艺对风机的特殊要求

重稀土镱的提纯通常涉及浮选、酸法或碱法分解、多级溶剂萃取、离子交换、高温还原等复杂工序。这些工序对配套风机提出了独特要求：

介质多样性：流程中可能输送空气（用于浮选、氧化）、氮气（惰性保护）、氧气（氧化反应）、氢气（还原反应）、二氧化碳（中和或沉淀）以及各类工艺烟气。风机材料必须兼容这些气体的化学性质。

高纯净度要求：气体介质中若含油分、颗粒物或其他杂质，极易污染稀土产品，降低纯度等级。因此风机密封系统的可靠性至关重要。

压力与流量精密控制：例如，浮选工艺所需气流需稳定、可微调，以控制泡沫层；加压浸出或气体搅拌需要精确的出口压力。风机性能曲线需平坦，便于工况调节。

耐腐蚀与耐磨性：工艺气体可能携带酸性蒸汽（如HCl、HF）或碱性雾滴，风机过流部件需选用特种不锈钢、镍基合金或进行特种涂层处理。

高可靠性与长周期运行：稀土生产线连续生产周期长，风机必须具有高可靠性，关键部件寿命长，维护便捷。

为满足这些要求，催生了以“C(Yb)”、“D(Yb)”等为代表的系列专用风机。其中，D(Yb)1135-3.4型风机因其高压力、大流量特性，常被用于镱萃取分离线中的气体加压输送、气体搅拌及物料气力输送等核心环节。

第二章风机型号体系解读与D(Yb)1135-3.4型详解

2.1 稀土提纯专用风机型号命名规则

以参考型号为基础，其通用命名规则可归纳为：“系列代号(介质或用途标识)+数字流量-出口压力/进口压力”。

系列代号：代表风机的基本结构形式。

C(Yb)：多级离心鼓风机，结构较紧凑，压力适中。

CF(Yb) & CJ(Yb)：专用浮选离心鼓风机，侧重流量稳定性和调节性，适应浮选槽工况。

D(Yb)：高速高压多级离心鼓风机，采用增速齿轮箱驱动，转子转速高，单机压比大，是获取高压力的主要机型。

AI(Yb)：单级悬臂加压风机，结构简单，用于中低压场合。

S(Yb) & AII(Yb)：单级高速双支撑/双支撑加压风机，转子稳定性好，适用于中高压、流量较大的场合。

介质或用途标识：“(Yb)”明确指向适用于镱（可类推至其他稀土）提纯工艺的特殊设计与材质标准。

数字流量：通常表示风机在标准进口状态下的体积流量，单位是立方米每分钟（m³/min）。需注意该流量是在特定进口温度、压力（通常为101.325 kPa, 20℃）下的值，实际输送非空气介质时需进行换算。

压力表示：“-”后的数字代表出口表压，单位为公斤力每平方厘米（kgf/cm²）或巴（bar），常近似理解为“大气压”。例如“-1.8”表示出口绝对压力约为2.8个大气压（进口为1个大气压时）。若存在“/”符号，则“/”前为出口压力，“/”后为进口压力，如“-3.4/0.5”表示进口压力0.5 kgf/cm²，出口压力3.4 kgf/cm²。

2.2 D(Yb)1135-3.4型高速高压多级离心鼓风机深度解析

以重稀土镱提纯专用风机D(Yb)1135-3.4为例进行分解说明：

D(Yb)：属于D系列高速高压多级离心鼓风机，专为稀土镱提纯工艺定制材质与密封。

1135：表示该风机在设计工况点（标准进口空气状态）的流量为1135立方米每分钟。这是一个较大的流量值，表明该风机适用于主工艺线的大型气体处理单元，如为多级萃取塔群提供气体动力，或进行大规模的气流干燥。

-3.4：表示风机的出口表压力为3.4 kgf/cm²（约3.33 bar）。假定进口为常压（1 atm abs），则出口绝对压力约为4.4 atm abs，压比达到4.4。这是典型的高压鼓风机参数，能够克服多级萃取塔或深槽浸出罐的高液柱阻力，实现气体的有效分散与输送。

性能特点：

结构：核心为多级叶轮串联在同一主轴上的转子组件，置于蜗壳或级间回流器内。通过高速齿轮箱（常见于D系列）将电机转速提升至数千甚至上万转每分钟，使每级叶轮获得极高的周向速度，这是获得高单级压升的基础。多级串联后总压达到3.4 kgf/cm²。

驱动：通常由电动机通过增速齿轮箱驱动，齿轮箱需高精度、低振动。

控制：流量调节可通过进口导叶、出口放空或调速（变频）实现。在稀土工艺中，为保持管网压力稳定，常用出口压力反馈调节进口导叶开度的方式。

材质：根据输送气体（如含氯离子、氟离子）不同，叶轮、机壳可能采用304、316L不锈钢，双相钢2205，甚至蒙乃尔合金、哈氏合金。D(Yb)系列默认按重稀土工艺常见腐蚀介质进行高标准选材。

第三章风机核心配件与维护修理要点

风机的长期稳定运行依赖于高质量的配件和科学的维护。以下结合D(Yb)系列等高压高速风机的特点，说明关键配件及修理要点。

3.1 核心配件详解

风机主轴：

功能：承载所有旋转部件（叶轮、平衡盘、联轴器）并传递扭矩的核心轴件。

要求：极高的强度、刚性和抗疲劳性能。材料通常为高强度合金钢（如42CrMo），经调质处理和精密加工。对于高速转子，需进行动平衡校准，平衡精度等级常要求达到G2.5或更高。主轴的临界转速必须远远高于工作转速，以避免共振。

风机转子总成：

构成：包括主轴、多级叶轮（通常为闭式后弯叶轮）、平衡盘（用于平衡大部分轴向推力）、定距套、锁紧螺母等。

要求：这是风机的“心脏”。每级叶轮均需单独进行超速试验和动平衡。整个转子总成装配后，必须进行高速动平衡，确保在工作转速下振动值极小。叶轮型线设计直接影响风机效率、压力和流量特性。

轴承与轴瓦：

高速高压风机常采用滑动轴承（轴瓦），因其承载能力大、阻尼性能好、运行平稳。

轴瓦材料：常用巴氏合金（锡锑铜合金）衬层，具有良好的嵌入性和顺应性，保护主轴。瓦背为铸钢或铸铁。

润滑：强制压力油润滑，油系统包括主油泵、辅助油泵、冷油器、滤油器等，确保形成稳定的润滑油膜，带走摩擦热。

密封系统（关乎气体纯度与安全的核心）：

气封（级间密封与轴端密封）：常用迷宫密封，利用多道齿片与轴形成微小间隙，使气体节流膨胀，减少泄漏。齿片材料可为铝、铜或不锈钢。

碳环密封：在要求更高的场合使用。由多个分裂的碳环组成，在弹簧力作用下紧贴轴套表面，实现接触式密封。耐磨、自润滑，密封效果好于迷宫密封，常用于防止工艺气体外泄或空气渗入。

油封：位于轴承箱两端，防止润滑油外泄。常用骨架油封或机械密封。

对于D(Yb)系列输送特殊气体时，密封系统设计尤为关键，可能采用“迷宫密封+氮气阻封”或“碳环密封+抽气回收”的组合方案，确保零泄漏、零污染。

轴承箱：

功能：容纳和固定轴承（瓦），形成稳定的润滑油腔，是转子系统的支撑底座。

要求：具有足够的刚性，防止变形影响对中；设计合理的进油、回油通道；通常带有测温（铂热电阻）和测振（振动速度传感器）探头接口。

3.2 风机修理要点

拆卸与检查：

严格按顺序拆卸，记录各部件相对位置。重点检查：叶轮磨损、腐蚀、裂纹（可用着色探伤）；主轴颈磨损、椭圆度；轴瓦巴氏合金层磨损、脱壳、划伤；迷宫密封齿磨损间隙；碳环密封磨损量及弹簧力；各流道内部结垢与腐蚀情况。

关键部件修理与更换标准：

叶轮：轻微腐蚀磨损可进行堆焊修复后重新加工、动平衡。出现裂纹或严重变形必须更换。更换新叶轮必须与转子其他部件一起进行高速动平衡。

主轴：轴颈磨损可通过磨削修复，更换相应尺寸的轴瓦。若存在弯曲或裂纹，原则上更换。

轴瓦：间隙超标（可通过压铅法测量）或存在缺陷时需重新刮研或更换。刮研要求接触角、接触点符合标准，保证油楔形成。

密封：迷宫密封间隙超标需更换密封体或镶齿。碳环密封磨损超限必须整套更换。

对中校正：修理后，电机、齿轮箱、风机三者联轴器的对中是安装关键，必须使用双表法或激光对中仪精确校准，确保冷态、热态下的对中数据在允许范围内。

试车与验收：

修理完成后，先进行油循环冲洗，确保油路清洁。然后点动、低速跑合，逐步升速至额定转速。记录并监控：各轴承温度（通常不高于75℃）、振动值（符合ISO 10816标准）、润滑油压、流量、出口压力与电流。运行稳定后，进行性能测试，验证流量-压力曲线是否达到修前或设计水平。

第四章输送不同工业气体的风机技术考量

稀土提纯中输送的气体物性差异巨大，风机设计选型需针对性调整。所有提及的系列（C/CF/CJ/D/AI/S/AII）均需遵循以下原则：

气体密度影响：

风机产生的压头（以米流体柱计）与介质无关，但压力（Pa或kgf/cm²）与功率与气体密度成正比。

换算公式：当风机转速不变时，输送气体压力等于输送空气压力乘以（气体密度除以空气密度）；所需轴功率也按此比例变化。

举例：D(Yb)1135-3.4若改为输送密度约为空气0.14倍的氢气（H₂），在相同转速和流量下，出口压力将降至约0.48 kgf/cm²，功率也大幅下降。反之，输送密度约为空气1.38倍的氩气（Ar），出口压力可达约4.69 kgf/cm²，功率同比增加。因此，选型时必须明确介质和工况密度。

腐蚀性与材料选择：

氧气（O₂）：禁油，所有过流部件需脱脂处理，采用不锈钢，密封严防油脂进入。

氯离子、氟离子环境（来自酸性气体或烟气）：选用耐点蚀和应力腐蚀的材料，如316L、2205双相钢、哈氏合金C-276。

二氧化碳（CO₂）、氮气（N₂）、惰性气体（He、Ne、Ar）：一般惰性，常规不锈钢即可，重点关注密封防止泄漏。

氢气（H₂）：密度小、渗透性强，密封要求极高，常用干气密封或高性能碳环密封；防止氢气与空气混合爆炸，启动前需用氮气置换。

温度与密封：

工艺气体温度影响密度和材料强度。高温气体（如工业烟气）需考虑风机冷却（机壳水冷）和材料热强度，轴承箱需隔热。低温气体则需防止结露和材料冷脆。

安全性：

输送易燃易爆气体（如H₂）时，电机、仪表需防爆设计。系统需设置气体泄漏检测、紧急切断和惰性气体置换接口。

第五章总结

重稀土镱的提纯是精密复杂的现代工业过程，其专用离心鼓风机，特别是如D(Yb)1135-3.4型高速高压多级离心鼓风机这样的核心动力设备，已远远超出普通风机的范畴。它是集空气动力学、转子动力学、材料科学、密封技术和自动控制于一体的高技术产品。

从选型上看，必须根据具体的工艺环节（浮选、萃取、气体输送）、介质特性（种类、纯度、腐蚀性）和工况参数（流量、压力、温度），在C、CF、D、S等系列中选择最合适的型号，并进行准确的性能换算。