轻稀土(铈组稀土)镧(La)提纯风机核心技术解析与应用：以D(La)68-1.87型风机为例

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轻稀土(铈组稀土)镧(La)提纯风机核心技术解析与应用：以D(La)68-1.87型风机为例

作者：王军（139-7298-9387）

关键词：轻稀土提纯铈组稀土镧(La) 离心鼓风机,D(La)68-1.87 风机配件风机修理工业气体输送稀土冶炼

引言

在稀土，特别是轻稀土（铈组稀土，包括镧、铈、镨、钕等）的湿法冶金工艺流程中，如萃取分离、浮选、氧化焙烧、气体输送等关键环节，离心鼓风机是不可或缺的核心动力设备。它为各类化学反应提供必要的气体介质（如空气、氧气、氮气等）或创造特定的流体动力条件，其性能的稳定性、效率及对特殊工艺介质的适应性直接关系到最终产品（如氧化镧）的纯度、回收率及生产成本。本文将围绕轻稀土镧(La)提纯工艺中应用的高速高压多级离心鼓风机，以其典型型号D(La)68-1.87为例，深入阐述其技术基础、型号含义、关键配件构成、维护修理要点，并对输送各类工业气体的风机选型进行系统性说明。

第一章稀土提纯工艺与风机型号体系概述

轻稀土（铈组稀土）的提纯是一个复杂的物理化学过程，涉及焙烧、酸溶、萃取、沉淀、灼烧等多个单元操作。其中，需要鼓风机提供稳定气流或气压的环节众多，例如：

浮选工艺：向矿浆中充入空气，产生气泡，实现稀土矿物与脉石矿物的分离。这需要风机提供特定流量和压力的空气。 氧化焙烧/煅烧：在高温下，向回转窑或焙烧炉中鼓入空气或富氧空气，使稀土化合物发生氧化或分解。风机需克服炉膛阻力，提供稳定风量。 气体输送与保护：在还原、钝化或物料输送过程中，需要使用氮气（N₂）、氩气（Ar）等惰性气体作为保护气或载气；在某些工艺环节可能需要氧气（O₂）、二氧化碳（CO₂）等参与反应。 真空与加压过滤：为过滤设备提供气源，加速固液分离。

为满足上述不同工艺需求，风机行业形成了针对稀土行业的专用型号系列，如文中提及的：

“C(La)”型系列多级离心鼓风机：适用于中等压力、大流量的工艺送风，如焙烧炉供风。 “CF(La)”与“CJ(La)”型系列专用浮选离心鼓风机：专门针对浮选工艺优化，强调气量调节的灵敏性和运行的稳定性。 “D(La)”型系列高速高压多级离心鼓风机：采用高转速设计，能在较小体积下实现较高的单级压比和总压升，特别适用于需要较高出口压力的工艺流程，是本文重点。 “AI(La)”型系列单级悬臂加压风机：结构紧凑，适用于中小流量、中低压力的气体增压或输送。 “S(La)”型与“AII(La)”型系列单级高速双支撑加压风机：转子两端支撑，运行更平稳，适用于对振动要求严苛或介质特殊的工况。

第二章核心型号深度解析：D(La)68-1.87型高速高压多级离心鼓风机

1. 型号命名规则解析
型号“D(La)68-1.87”遵循了明确的行业编码规则：

“D”：代表风机系列，此处指“D(La)”型系列高速高压多级离心鼓风机。其结构特点是采用多级叶轮串联在同一主轴上的设计，通过增速齿轮箱将电机转速提升至每分钟数千甚至上万转，从而使单个叶轮能产生较高的压头，多级串联后最终达到很高的出口压力。 “(La)”：标注了该型号风机主要服务或优化设计的工艺对象:轻稀土中的镧(La)元素提纯流程。这暗示了风机在材质选择、密封形式、内部清洁度等方面可能考虑了镧提纯工艺的特定要求（如介质纯净度、可能的腐蚀性等）。 “68”：表示风机在标准进气状态（通常指进口压力为1个标准大气压，温度20℃，相对湿度50%，介质为空气）下的额定流量，单位为立方米/分钟。因此，“68”代表该风机设计流量为每分钟68立方米。 “-1.8”：“-”后的数字“1.8”代表风机的出口表压，单位为工程大气压（kgf/cm²，约等于0.1 MPa）。它表示风机能将气体压力提升1.8个大气压（相对于进口压力）。例如，若进口压力为大气压（1 ata），则出口绝对压力约为2.8 ata。 进口压力隐含信息：根据规则，型号中没有“/”符号，即表示默认的进口压力为1个标准大气压。如果工况要求非标进气压力（如负压吸入或正压吸入），型号中会以“/”分隔并注明进口压力值，例如“D(La)68/0.5-1.8”表示进口压力为0.5个大气压（绝对压力）。 配套说明：参考“D(La)300-1.8”的解释，此型号风机是为特定工艺设备（如跳汰机）配套选型确定的。对于D(La)68-1.87，其具体应用场景可能是镧提纯流程中某个需要较小气量但压力较高的加压环节，如特定反应釜的鼓泡搅拌、小型加压过滤系统或特定气体循环回路。

2. D(La)68-1.87型风机的性能特点与应用场景
该型号风机属于小型高速高压离心风机范畴。

性能特点： 高转速：通过齿轮箱增速，主轴转速远高于电机转速，这是实现高压比的关键。 高压头：1.87个大气压的出口压力，意味着其能克服较高的系统阻力。 流量相对精确：68立方米/分钟的流量适用于对气量控制要求较高的精细化工环节。 结构紧凑：多级叶轮集成在齿轮箱一侧的机壳内，占地面积小。 效率曲线较陡：此类风机高效区较窄，需在额定点附近运行才能保证最佳效率。 在镧(La)提纯中的应用：可能用于：将氮气或氩气加压后注入反应器，维持惰性气氛并促进搅拌。为小型高压气动输送系统提供动力，输送中间产物粉末。向深度净化或结晶工序的反应器中提供经过精确计量的压缩空气或氧气。

第三章风机核心配件详解

一台D(La)系列高速高压离心鼓风机的可靠运行，依赖于其精密的核心配件。以下是针对此类风机关键部件的说明：

1. 风机主轴
主轴是风机的“脊梁”，承载着所有旋转部件。它通常由高强度合金钢（如40CrNiMoA）锻造而成，经过精密加工、热处理（调质）和动平衡校正。主轴需具有极高的刚度、强度和韧性，以承受高速旋转产生的离心力、扭矩以及传递功率。其上的轴承档、齿轮啮合档、叶轮安装档的尺寸精度、形位公差和表面光洁度要求极严。

2. 风机转子总成
转子总成是风机的“心脏”，包括主轴、所有级的叶轮、平衡盘（鼓）、联轴器部件以及可能有的轴套。叶轮是多级离心风机的核心做功元件，一般采用后弯式叶片设计，由高强度铝合金、不锈钢或钛合金精密铸造或数控加工而成，每个叶轮都需进行超速试验和单独动平衡。所有叶轮压装到主轴上后，整个转子总成必须进行高速动平衡（G2.5或更高等级），以确保在工作转速下振动极小。

3. 风机轴承与轴瓦
高速高压鼓风机常采用滑动轴承（轴瓦），而非滚动轴承。这是因为滑动轴承在高速重载下具有更好的阻尼特性和运行平稳性，寿命更长。

轴瓦材料：通常采用巴氏合金（锡锑铜合金）衬层浇铸在钢背上。巴氏合金具有良好的嵌入性、顺应性和抗咬合性，能保护轴颈。润滑：轴承箱内充满强制循环的润滑油，形成稳定的油膜，将轴颈“浮起”，实现液体摩擦，减少磨损。润滑油还起到冷却作用。

4. 轴承箱
轴承箱是容纳和支撑主轴轴承的壳体，为齿轮箱的一部分或独立部件。它要求有足够的刚性以防止变形，内部油路设计合理以确保润滑油能顺畅到达各润滑点。轴承箱通常设有观察窗、温度计插孔和振动探头安装孔。

5. 密封系统（气封与油封）
密封是防止介质泄漏和润滑油污染的关键，对于输送工艺气体的风机尤为重要。

气封（级间密封与轴端密封）：主要用于防止高压级的气体向低压级或大气泄漏。在D系列风机中，常采用碳环密封或迷宫密封。碳环密封由多个分割的碳环组成，依靠弹簧力抱紧在轴套上，磨损后能自动补偿，密封效果好，尤其适用于洁净气体。油封：位于轴承箱两端，防止润滑油沿轴向外泄。通常采用复合唇形密封或机械密封。

6. 碳环密封专项说明
在输送如氮气、氩气等价值较高或要求纯净的工业气体时，碳环密封是D(La)系列风机的优选。其优点是无接触磨损（运行中形成极薄气膜）、寿命长、泄漏量小、适应高速。碳环材料具有自润滑性，即使短暂干磨也不会损伤轴套。维护时需注意检查碳环的磨损和碎裂情况，并确保弹簧弹性正常。

第四章风机运行维护与常见故障修理

对D(La)68-1.87这类精密设备的定期维护和及时修理是保障稀土生产线连续稳定运行的重中之重。

1. 日常维护要点

振动与温度监测：每日记录轴承箱振动值（速度或位移）和轴承温度、润滑油温度。任何异常升高都可能是故障前兆。 润滑油系统检查：检查油位、油压、油滤器压差。定期化验润滑油，根据结果决定是否更换。 密封检查：观察气、油密封处是否有异常泄漏。 性能监测：记录进口过滤器压差、出口压力、流量和电机电流，评估风机性能是否衰减。

2. 常见故障与修理

振动超标：原因：转子积垢（不平衡）、叶轮磨损或腐蚀（不平衡）、轴承磨损、对中不良、基础松动。修理：停机检查。首先复查对中。若对中无问题，则需拆检转子，进行清洗或更换损坏叶轮，并重新做高速动平衡。检查并更换磨损的轴瓦。 轴承温度高：原因：润滑油不足或变质、油路堵塞、冷却器效率下降、轴承间隙过小或过大、负载过高。修理：检查润滑系统各环节。化验并更换润滑油。清洗油冷器和滤网。测量并调整轴承间隙至设计值。 风量或压力不足：原因：进口过滤器堵塞、密封间隙磨损过大导致内泄漏严重、转速下降（皮带打滑或变频器问题）、工艺系统阻力增加。修理：清洗或更换滤芯。检查并更换磨损的碳环密封或迷宫密封齿。检查驱动系统。复核工艺管路。 异常噪音：原因：轴承损坏、齿轮啮合不良、转子与静止件摩擦、喘振。修理：根据声音类型判断。立即停机检查内部机械部件。若为喘振，需检查并调整运行工况点，确保远离喘振区。

3. 大修周期与内容
建议每运行2-3年或根据状态监测结果进行一次全面拆解大修。内容包括：彻底清洗转子、机壳流道；检查并测量所有叶轮、密封的磨损量，必要时更换；检测主轴直线度和表面状况；更换全部轴承轴瓦；检查齿轮箱齿轮啮合情况；清洁并测试所有仪表探头；大修后转子必须重新做动平衡，整机重新对中、试车。

第五章输送各类工业气体的风机选型与改造要点

稀土提纯中使用的气体介质多样，风机选型必须“量气而行”。

1. 不同气体的特性与风机设计考量

空气：最常用介质。按标准空气选型即可，注意空气中可能含有腐蚀性成分（如沿海地区氯离子）时的材质选择。 工业烟气：成分复杂，可能含尘、高温、腐蚀。需选用耐磨涂层叶轮、耐热钢材、特殊的密封与冲洗方案，并考虑防积灰设计。 二氧化碳（CO₂）、氮气（N₂）、氩气（Ar）、氦气（He）、氖气（Ne）：这些气体一般化学性质稳定。关键在于气体密度。例如，氦气密度远小于空气，风机产生的压头会显著降低（压头与密度成正比），要达到相同出口压力，可能需要更高转速或更大叶轮。而二氧化碳密度大于空气，压头会升高，电机功率需加大。选型时必须根据实际气体的分子量和进口条件重新计算性能曲线。 氧气（O₂）：强氧化性，忌油。必须采用全无油设计：使用迷宫密封或干气密封代替油润滑密封；齿轮箱和轴承箱严格隔离，确保润滑油绝不接触氧气流道；所有与氧气接触的零件需进行严格的脱脂清洗，并选用与氧相容的材料（如铜合金、不锈钢，避免使用易氧化的材料）。 氢气（H₂）：密度极小，极易泄漏，易燃易爆。风机设计强调极高的密封性（常采用干气密封串联迷宫密封），防爆电机和电器，壳体设计需考虑抑爆和泄爆，并设置氢气泄漏检测仪。 混合无毒工业气体：需明确混合气体的平均分子量、比热容等物性参数，作为风机气动设计和强度计算的依据。

2. 针对特定气体的风机改造
将一台原用于空气的D(La)系列风机改用于其他气体，绝非简单接管。必须进行：

性能复核计算：根据新气体的物性，重新校核风机的流量、压力、轴功率是否满足新工况，电机功率是否足够。 密封系统改造：如改为输送氧气，必须改造为无油密封系统。 材料兼容性检查：确认所有过流部件材料与新气体无不良反应。 安全系统增配：如输送氢气，需加装泄漏监测和消防系统。

结论

在轻稀土（铈组稀土）镧(La)的现代化、精细化提纯生产中，以D(La)68-1.87型为代表的高速高压多级离心鼓风机扮演着提供关键动力的角色。深入理解其型号编码背后的技术参数，掌握其核心配件如高速主轴、精密转子、滑动轴承、碳环密封等的结构与功能，是进行科学选型、规范操作和预防性维护的基础。同时，面对复杂的工业气体介质，必须严格遵循“介质先行”的选型原则，充分考虑气体的物理化学特性对风机性能、结构安全和材料选择带来的根本性影响。唯有将风机的可靠运行与稀土提纯的工艺要求深度融合，才能确保生产线的稳定、高效与安全，最终保障高纯度稀土产品的顺利产出。作为风机技术人员，不断深化对设备原理和工艺需求的认知，是实现这一目标的不二法门。

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