重稀土镱(Yb)提纯专用风机基础知识与应用详解

作者：王军（139-7298-9387）

关键词：重稀土镱提纯、离心鼓风机、D(Yb)624-1.73型号、风机配件、风机修理、工业气体输送、稀土矿选矿、风机维护

一、稀土矿提纯工艺中离心鼓风机的重要性

稀土元素作为现代高科技产业的“维生素”，在新能源、电子信息、国防军工等领域具有不可替代的战略地位。重稀土镱(Yb)作为稀土家族中的重要成员，因其特殊的光学、磁学性能，在光纤通信、激光材料、核医学成像等方面应用广泛。然而，镱的提纯过程极为复杂，需要多道精细的物理化学分离工序，其中气体输送与压力控制环节尤为关键。

离心鼓风机在稀土矿提纯工艺中扮演着核心动力设备的角色，主要承担以下职能：为跳汰机、浮选机等选矿设备提供稳定气流；输送各种工艺气体（如氮气保护气、氧气氧化剂等）；维持系统压力平衡；确保气力输送的连续稳定。风机的性能直接影响到稀土产品的纯度、回收率以及整个生产线的能耗指标。

二、重稀土镱提纯专用风机系列概览

针对稀土矿提纯的特殊工况，国内风机行业开发了多个专用系列：

“C(Yb)”型系列多级离心鼓风机：采用多级叶轮串联结构，适用于中低压、大流量工况，常为重稀土初步富集阶段提供气源。

“CF(Yb)”与“CJ(Yb)”型系列专用浮选离心鼓风机：专门为浮选工艺优化设计，气流稳定性要求极高，能产生均匀微气泡，对稀土矿物选择性吸附至关重要。

“AI(Yb)”型系列单级悬臂加压风机：结构紧凑，适用于空间受限的改造项目，常用于辅助工序气体加压。

“S(Yb)”型系列单级高速双支撑加压风机与“AII(Yb)”型系列单级双支撑加压风机：采用高速直驱或齿轮增速技术，效率高，维护相对简便，适合中等压力要求的精炼工序。

“D(Yb)”型系列高速高压多级离心鼓风机：本系列是重稀土镱提纯的核心设备，特别适用于高压、精确流量控制的深度分离工序，下文将重点介绍该系列的D(Yb)624-1.73型号。

三、D(Yb)624-1.73型高速高压多级离心鼓风机详解

型号解析与性能特点

D(Yb)624-1.73型号标识含义深刻：“D”代表高速高压多级离心鼓风机系列；“(Yb)”表明该风机专为重稀土镱提纯工艺设计，在材料选择、密封形式、防腐处理等方面有特殊考量；“624”表示风机在设计工况下的进口流量为每分钟624立方米；“-1.8”表示风机出口压力为1.8个标准大气压（表压约0.8公斤力/平方厘米）。该型号默认进口压力为1个标准大气压，若标识中有其他数值（如“/0.95”），则代表进口压力条件。

该型号风机专为与精密跳汰机、高压浮选柱等设备配套设计，其性能曲线平坦，能够在较宽的流量范围内保持压力稳定，非常适合稀土提纯过程中因矿物成分波动引起的工况变化。风机采用多级叶轮（通常为3-6级）串联，每级叶轮对气体做功，逐级增压，最终达到所需压力。其比转速经过优化，兼顾了效率与稳定性。

结构组成与核心部件

1. 风机主轴
主轴采用高强度合金钢（如42CrMo）整体锻制，经调质处理，具有优异的综合机械性能。为了适应高速运转（通常转速在6000-15000转/分钟之间），主轴经过精密动平衡校正，残余不平衡量严格控制在G2.5级以内。主轴与叶轮的配合采用过盈配合加键连接，确保在高离心力下不会松动。

2. 风机转子总成
转子总成是风机的“心脏”，包括主轴、各级叶轮、平衡盘、联轴器等。叶轮采用后弯式或径向式叶片设计，材料根据输送气体性质而定：输送空气或惰性气体时多用高强度铝合金或不锈钢；输送腐蚀性气体时则采用钛合金或双相不锈钢。每个叶轮在组装前都进行单独超速试验，组装后的转子总成进行高速动平衡，确保在工作转速下振动值低于国际标准ISO1940的G1.0级要求。

3. 风机轴承与轴瓦
D(Yb)系列风机多采用滑动轴承（轴瓦），因其承载能力大、阻尼性能好、适合高速旋转。轴瓦材料常为锡基巴氏合金（Chockcast），其良好的嵌入性和顺应性可有效应对微小的对中误差和冲击载荷。润滑油系统采用强制循环，配备油冷却器和双联过滤器，确保轴承温度始终控制在65℃以下。

4. 密封系统
密封是防止工艺气体泄漏、保证纯度及安全的关键。

气封（迷宫密封）：安装在叶轮与机壳之间、级与级之间，利用多次节流膨胀原理减小内部泄漏，不接触无磨损，可靠性高。

碳环密封：用于轴端密封，特别是输送氢气等小分子气体时。由多个碳环串联组成，依靠弹簧力提供径向贴紧力，具有良好的自润滑性和密封性，允许少量密封气（如氮气）注入形成气障。

油封：位于轴承箱两端，防止润滑油外泄。通常采用双唇骨架油封或迷宫式油封组合。

5. 轴承箱与机壳
轴承箱为铸铁或铸钢件，具有足够的刚性以抑制振动。机壳采用水平剖分式设计，便于转子的安装与检修。所有与工艺气体接触的过流部件，根据输送气体腐蚀性，进行特种涂层处理（如聚四氟乙烯涂层、陶瓷涂层）或直接选用耐蚀材料。

四、风机配件管理、日常维护与故障修理

关键配件清单与管理

为确保风机长期稳定运行，必须建立关键备件库存：

全套轴瓦（上下瓦）：建议库存1-2套，与主轴颈配研好的最佳。

碳环密封组件：包括碳环、弹簧、防转销等，建议库存2套。

气封环：各级叶轮进口和级间的迷宫密封环，库存1套。

润滑油滤芯：根据保养周期足量储备。

仪表传感器：振动探头、温度传感器、压力变送器等。
配件管理应实行台账制度，记录入库时间、型号、使用部位，遵循“先进先出”原则，并对橡胶、塑料类有保质期的配件定期检查。

日常维护要点

运行监控：每小时记录轴承温度（应<70℃）、振动值（轴振应<50μm）、进出口压力、流量、润滑油压及油温。

油系统维护：定期检查油位、油质，每3-6个月取样化验润滑油，根据结果决定是否更换。滤芯压差超标需立即更换。

密封系统检查：监测密封气压力，检查有无工艺气体从碳封处外漏或润滑油被污染。

清洁与紧固：保持风机清洁，定期检查地脚螺栓、联轴器螺栓等紧固件。

常见故障与修理

振动超标：

可能原因：转子积垢不平衡、轴瓦磨损、对中不良、基础松动。

修理方法：停机后首先检查对中情况。若对中良好，则吊出转子总成检查。轻微积垢可清洗并重新动平衡；轴瓦间隙超标（一般要求为轴径的1.2‰-1.5‰）需更换轴瓦并刮研；检查叶轮有无磨损或裂纹。

轴承温度高：

可能原因：润滑油不足或变质、冷却器效率下降、轴瓦刮研不良或间隙过小、负载过大。

修理方法：检查油路是否畅通，更换滤芯或润滑油。清洗油冷却器。若怀疑轴瓦问题，需开箱检查接触面积和间隙。

排气压力或流量不足：

可能原因：进口过滤器堵塞、密封间隙过大导致内泄漏严重、转速下降、工艺系统阻力异常增加。

修理方法：清洗或更换进口滤网。测量各级气封间隙，若严重超标（通常允许值为设计值的1.5-2倍以内），更换气封环。检查驱动电机和变频器。

气体泄漏：

可能原因：碳环密封磨损、密封气压力不足、密封腔体损坏。

修理方法：停机更换整套碳环密封。调整密封气压力至高于被密封气体压力0.05-0.1MPa。检查密封腔体有无腐蚀或裂纹。

大修周期与内容：建议每运行24000-30000小时或每3-4年进行一次全面大修。内容包括：全面解体清洗；检查主轴直线度、跳动；更换所有密封件和轴承；叶轮无损探伤；转子重新动平衡；机壳压力试验；仪表校验；整机组装后试车。

五、输送各类工业气体的特殊考量

在重稀土镱提纯流程中，风机可能需要输送多种工业气体，每种气体特性不同，对风机设计、材料和操作提出特殊要求：

空气：最常用，注意过滤粉尘和水分，防止叶轮腐蚀和结垢。

氮气(N₂)、氩气(Ar)：惰性保护气。重点防范泄漏，确保密封系统完好，并注意纯氮可能对某些橡胶密封材料有硬化作用。

氧气(O₂)：强氧化剂。风机所有过流部件必须采用禁油设计，彻底脱脂清洗。材料应选用铜合金、不锈钢等不易产生火花的材料。碳环密封需评估其适用性，通常需特殊处理。

氢气(H₂)、氦气(He)：小分子气体，极易泄漏。必须采用串联式碳环密封或干气密封，并注入高于介质压力的惰性密封气（如氮气）作为屏障。机壳设计需考虑氢脆可能，选用合适材料。

二氧化碳(CO₂)：注意其在高压下可能液化，以及遇水生成碳酸的腐蚀问题。需控制进气温度，并选用耐蚀材料。

工业烟气：成分复杂，可能含腐蚀性成分和颗粒物。前级需加强过滤除尘，过流部件采用耐腐蚀涂层或材料，并设计方便的冲洗清灰口。

选型与操作通用原则：

材料兼容性：根据气体腐蚀性选择不锈钢、钛材、蒙乃尔合金或带涂层碳钢。

密封形式：依气体危险性、价值、泄漏要求确定，从迷宫密封、碳环密封到干气密封。

安全规范：输送易燃易爆气体（如H₂）时，风机需满足防爆标准，电气部件防爆等级匹配。

性能换算：风机标定参数通常基于空气（密度1.2公斤/立方米）。输送其他气体时，流量不变，但压力、功率与气体密度成正比，需按密度比进行换算。例如，输送密度为0.17公斤/立方米的氢气时，产生的压力约为输送空气时的0.14倍，所需功率也同比降低。

六、结语

D(Yb)624-1.73型高速高压多级离心鼓风机作为重稀土镱提纯工艺中的关键动力设备，其高效、稳定、可靠的运行是保障产品纯度与生产效益的基础。深入理解其型号含义、结构原理、配件构成和维护修理要点，并掌握输送不同工业气体的特殊技术要求，对于从事稀土冶炼设备管理与维护的技术人员至关重要。随着稀土提纯技术的不断进步，对风机的效率、调节精度和智能化水平将提出更高要求，未来变频调速、磁悬浮轴承、智能状态监测等新技术与专用风机的结合，必将为重稀土产业的升级发展提供更强劲的动力支撑。