轻稀土(铈组稀土)镧(La)提纯专用离心鼓风机技术详解:以D(La)2016-2.35型风机为核心

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轻稀土(铈组稀土)镧(La)提纯专用离心鼓风机技术详解:以D(La)2016-2.35型风机为核心

作者：王军（139-7298-9387）

关键词：轻稀土提纯、镧(La)分离、离心鼓风机、D(La)2016-2.35、风机配件、风机维修、工业气体输送、稀土冶炼

引言：稀土提纯工艺与风机的关键角色

在稀土元素，特别是轻稀土（铈组稀土：镧、铈、镨、钕等）的湿法冶炼与提纯过程中，涉及焙烧、萃取、浮选、气力输送等多个关键环节。这些环节往往需要大量洁净、稳定、特定压力与流量的工艺气体，例如空气、氮气、氧气等，作为氧化剂、保护气、流化介质或动力源。离心鼓风机作为提供气动力的核心装备，其性能的稳定性、效率及对工艺介质的适应性，直接关系到稀土产品的纯度、回收率及生产成本。

本文将系统阐述应用于轻稀土，特别是镧(La)元素提纯流程中的各类离心鼓风机基础知识，并重点对D(La)2016-2.35型高速高压多级离心鼓风机进行深度解析。同时，对风机的核心配件构成、常见故障修理要点，以及输送不同工业气体的特殊考量进行详细说明，旨在为从事稀土冶炼装备技术与运维的同行提供参考。

第一章：轻稀土(铈组稀土)镧(La)提纯工艺流程对风机的需求

轻稀土矿经选矿后，通常采用硫酸焙烧、溶剂萃取、离子交换等方法进行分离提纯。其中：

焙烧工序：可能需要高压空气或氧气风机，以提供充分的氧化气氛。 萃取与反萃取：需要洁净的压缩空气或氮气进行搅拌、压料或气封。 结晶与干燥：需要干燥、洁净的热风或冷风（常由风机提供风源）。 粉体输送：需用高压气体（如氮气）进行气力输送，防止氧化。 尾气处理：需用风机输送烟气进行处理。

这些工艺要求风机具备：

压力范围广：从几千帕到数百千帕（即零点几个到几个大气压表压）。 流量稳定：流量波动直接影响化学反应平衡与分离效率。 介质适应性：能安全输送含腐蚀性组分（如弱酸蒸气、水汽）或要求绝对无油（如氧气、氢气输送）的气体。 高可靠性：连续生产，维护周期长。

第二章：轻稀土提纯用离心鼓风机主要系列概览

针对不同工艺段的需求，发展出了多个专用风机系列，型号中的“(La)”标识其设计基准与优化适用于镧组稀土提纯的工况环境。

“C(La)”型系列多级离心鼓风机：特点：采用多级叶轮串联，级间设导叶，效率较高。压力范围适中，流量覆盖面广。结构相对紧凑，是通用性较强的工艺气体增压风机，常用于萃取车间气体供给、流化床供风等。 “CF(La)”与“CJ(La)”型系列专用浮选离心鼓风机：特点：专为稀土浮选工艺设计。浮选机需要大量、稳定、压力恒定的低压空气，以产生均匀微细气泡。此类风机特别优化了低压力、大流量工况下的性能曲线平坦度，确保充气量不随背压微小变化而波动，是实现高效浮选的关键。 “D(La)”型系列高速高压多级离心鼓风机（本文重点）：特点：采用齿轮箱增速，使叶轮工作转速大幅提高（可达每分钟数万转），从而在单台风机上用较少的叶轮级数获得更高的单级压比和总压升。结构上通常为垂直剖分式（筒型机壳）或水平剖分式，刚性好，适用于更高压力。是焙烧供风、粉体高压输送、工艺循环的核心设备。 “AI(La)”型系列单级悬臂加压风机：特点：单级叶轮，悬臂安装，结构简单。适用于压力要求不高，但需要流量调节范围宽、安装维护便捷的场合，如局部供气、尾气循环等。 “S(La)”型系列单级高速双支撑加压风机：特点：叶轮位于两轴承之间（双支撑），转子动力学性能更优。采用高速设计，单级即可产生较高压力。适用于中高压、对转子稳定性要求极高的场合，如氧气输送。 “AII(La)”型系列单级双支撑加压风机：特点：与S系列类似为双支撑，但可能侧重不同的转速、压比范围或结构形式（如进气方式），是S系列的有效补充，满足特定工艺参数需求。

第三章：核心机型深度解析:D(La)2016-2.35型高速高压多级离心鼓风机

D(La)2016-2.35是该系列中的典型代表型号，其解读如下：

“D”：表示D系列高速高压多级离心鼓风机。 “(La)”：表示该系列风机设计基准与材料选择针对轻稀土（镧组）提纯工艺环境进行了优化。 “2016”：表示风机在设计进气条件下的容积流量为每分钟2016立方米。此流量是风机选型的首要参数，需根据工艺计算的气体消耗量（考虑海拔、温度修正）确定。 “-2.35”：表示风机出口法兰处气体的绝对压力为2.35个大气压（即约为0.135MPa表压）。此压力是克服工艺流程阻力、达到工艺要求所需的总压升。根据型号命名规则，此处没有“/”符号，表明其进口压力为标准大气压（1个绝对大气压）。若标注为“D(La)2016/0.8-2.35”，则表示进口压力为0.8个绝对大气压，出口压力为2.35个绝对大气压，风机的压升为1.55个大气压。

技术特性与结构剖析：

驱动与传动：通常由电动机通过齿轮增速箱驱动。增速箱将电机转速（如2980 rpm）提升至风机叶轮所需的工作转速（如18000 rpm），这是实现高压的关键。 机壳与流道：多为垂直剖分式筒型结构，由高强度铸铁或铸钢制成，能承受高压。内部装有隔板，形成多级压缩流道。 转子总成：是风机的心脏。由主轴、多级叶轮、平衡盘、推力盘等部件过盈配合或键连接而成。叶轮采用高强度铝合金或钛合金、不锈钢精密加工，并经动平衡校正至极高精度（通常要求达到G2.5或更高等级）。 密封系统： 级间密封与气封：在叶轮与隔板之间采用迷宫密封或碳环密封，减少高压级向低压级的内部泄漏。 轴端密封：防止机内气体外泄或外界空气进入。对于输送空气、氮气等，常采用碳环密封或浮环密封。碳环密封由多个碳环组成，依靠弹簧力抱紧轴颈，磨损小，密封效果好，允许微量泄漏至集气室回收。油封：位于轴承箱两端，防止润滑油外泄。 轴承与润滑： 支撑轴承：采用滑动轴承（轴瓦），通常为五油楔可倾瓦轴承，具有良好的油膜稳定性和抗振性，适合高速旋转。 推力轴承：米切尔式或金斯伯里式，承受转子剩余的轴向推力。 轴承箱：包容轴承并形成油池，设有油位计、温度测点等。 工作点确定：风机在管网中的实际运行工况为其性能曲线与管网阻力曲线的交点。对于与跳汰机配套等特定设备，选型时必须精确计算跳汰机在不同工作阶段的气体消耗量与压力脉动，确保D(La)2016-2.35的性能曲线能覆盖其需求，且运行点落在风机高效区内，避免喘振或阻塞。

第四章：风机核心配件详解

以D(La)2016-2.35型为例，其核心配件包括：

风机主轴：采用高强度合金钢（如42CrMo）锻制，经调质处理，具有高疲劳强度和刚度。轴颈、止推面等部位表面淬火，硬度高，耐磨。 风机轴承与轴瓦：轴瓦为巴氏合金衬层，与主轴颈精密配研，保证油膜形成。瓦背为铸铜或钢坯。运维中需监控轴承温度与振动，定期检查巴氏合金层有无磨损、剥落、裂纹。 风机转子总成：包括所有叶轮、套筒、平衡盘、锁紧螺母等。大修时必须进行整体高速动平衡，平衡精度直接影响振动值。叶轮需进行无损探伤（如着色渗透或超声波检测），检查裂纹。 气封与碳环密封：碳环密封的碳环是易损件。检查其磨损量、径向厚度均匀性以及弹簧的弹性。安装时需注意环的开口方向按说明书错开，且保证活动自如无卡涩。油封：常用骨架油封或氟橡胶唇形密封。检查唇口磨损、老化情况，及时更换。 轴承箱：检查箱体有无渗漏、裂纹。清理油路，确保供油畅通。检查油冷却器的换热效果。 齿轮增速箱（D系列关键配件）：包括高速齿轮副、轴承、箱体、润滑系统。需监控齿轮啮合状况、齿面点蚀、轴承振动及油质变化。

第五章：风机常见故障与修理要点

D(La)2016-2.35等高速风机的修理需专业团队进行。

振动超标：原因：转子不平衡（结垢、磨损不均）、对中不良、轴承损坏、基础松动、喘振。修理：停机检查对中数据；检查地脚螺栓；进轴承箱检查轴瓦磨损情况；抽出转子进行清洁、检查叶轮并重新动平衡。 轴承温度高：原因：润滑油量不足或变质、冷却不良、轴承间隙不当、负载过大、对中不良。修理：检查油位、油泵、冷油器；化验油质；检查并调整轴承间隙；检查工艺系统是否超压。 流量或压力不足：原因：进口过滤器堵塞、密封间隙（气封、碳环密封）磨损过大导致内泄漏严重、转速下降、管网阻力增大。修理：清洗过滤器；停机测量并调整密封间隙，更换磨损的密封件；检查联轴器及驱动设备。 异常噪音：原因：轴承损坏、齿轮箱故障、喘振、零部件松动。修理：结合振动分析判断声音来源，针对性开箱检查。 气体泄漏：原因：轴端密封（如碳环密封）失效、壳体或管路焊缝开裂、法兰垫片老化。修理：更换密封组件；补焊或更换部件；更换垫片。

大修流程通常包括：停机置换→拆卸对中→揭盖吊出转子→各部件清洗检查→测量所有配合间隙→更换所有指定易损件（密封、轴承等）→回装→精确对中→油循环→单试电机与齿轮箱→机组联动试车→性能测试。

第六章：输送不同工业气体的特殊考量

风机型号虽以“(La)”标识，但其材质与结构需根据输送气体特性最终确定。

空气：最常用介质。注意进气过滤，防止粉尘磨损叶轮。若用于氧气含量高的环境，需考虑禁油要求。 工业烟气：可能含腐蚀性成分（SOx, NOx, HF酸雾）。需提高过流部件材质等级（如采用双相不锈钢、喷涂防腐涂层），并考虑冷凝液排放设计。 二氧化碳(CO₂)、氮气(N₂)、氩气(Ar)：一般为惰性气体。注意气体纯度，防止窒息风险。密封要求高，防止泄漏。 氧气(O₂)：极度危险，必须禁油。所有与氧气接触的部件（转子、机壳内壁、管道、密封）需进行严格的脱脂清洗。通常采用碳环密封或干气密封，轴承箱与机壳间有充氮隔离气。材质选择需考虑高氧分压下的阻燃性（如铜合金、蒙乃尔合金、特定不锈钢）。 氦气(He)、氖气(Ne)：稀有气体，贵重。对密封性要求极高，尽可能采用零泄漏的干气密封系统。 氢气(H₂)：密度小，易泄漏，易燃易爆。风机设计需特别注意： 防泄漏：采用高性能碳环密封或多端面干气密封，并设置泄漏检测与排放系统。 防静电：确保转子良好接地，防止静电积聚。 材料氢脆：避免使用易发生氢脆的材料（如高强度钢需谨慎选择），叶轮可采用铝合金或抗氢脆不锈钢。 混合无毒工业气体：需明确气体组分、比例、分子量、密度、绝热指数等物性参数，这些将直接影响风机的压头、功率和性能曲线，需进行理论换算选型。

结语

在轻稀土镧(La)乃至整个稀土元素的现代化提纯产业链中，离心鼓风机绝非简单的动力设备，而是深度融合于工艺流程、直接影响技术经济指标的关键装置。深入理解如D(La)2016-2.35这类专用风机的技术内涵，熟练掌握其配件特性与维修技术，并能根据输送气体介质的特殊性进行选型与运维调整，是保障稀土冶炼生产线稳定、高效、安全运行的核心能力之一。随着稀土材料战略地位的不断提升，对高性能、高可靠性、智能化特种风机的需求也将日益增长，这要求我们风机技术从业者不断学习、积累与创新。

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