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轻稀土(铈组稀土)镧(La)提纯风机基础知识与应用详解

作者:王军(139-7298-9387)

关键词:稀土提纯、离心鼓风机、D(La)111-2.30风机、风机配件、风机维修、工业气体输送、风机型号解读

引言

在稀土冶金与材料制备领域,尤其是轻稀土(铈组稀土)中镧(La)的提取与提纯过程中,气体输送与工艺气体加压是至关重要的环节。无论是萃取分离、煅烧分解、还是气体保护、物料输送,都需要稳定、可靠且参数匹配的动力气源设备。离心鼓风机作为提供压缩气体的核心装备,其性能、可靠性及选型适配性直接关系到生产线的稳定运行、能耗指标与最终产品纯度。本文将结合稀土提纯工艺特点,系统阐述相关离心鼓风机的基础知识,并重点对轻稀土(铈组稀土)镧(La)提纯风机:D(La)111-2.30型号进行深度解析,同时对风机关键配件、常见维修要点以及输送各类工业气体的风机技术进行详细说明。

第一章:稀土提纯工艺与风机概述

轻稀土(铈组稀土)主要包括镧(La)、铈(Ce)、镨(Pr)、钕(Nd)等元素,其提纯过程(如溶剂萃取法、氧化还原法等)常涉及多级反应、分离和精制步骤。这些流程中大量使用到:

工艺空气:用于氧化、流化床、物料输送等。 保护性气体:如氮气(N₂)、氩气(Ar),用于创造惰性气氛,防止产品氧化。 特定工艺气体:如氢气(H₂)用于还原反应,二氧化碳(CO₂)可能用于特定沉淀过程。 废气处理:如工业烟气的引风与处理。

离心鼓风机在其中扮演着“气体动力心脏”的角色,负责克服系统阻力,提供特定流量和压力的气体。根据工艺压力、流量、介质特性(如密度、腐蚀性、毒性)的不同,需选用不同系列的离心鼓风机。

第二章:离心鼓风机主要系列与型号解读

针对稀土提纯行业的多样化需求,形成了专门化的风机系列,型号中的“(La)”标识意指其设计优化适用于镧等稀土提纯的工况环境。

1. 主要风机系列简介:

“C(La)”型系列多级离心鼓风机:采用多级叶轮串联,每级增压幅度适中,总压比高。适用于中等流量、较高压力的稳定供气场合,如工艺空气的集中供给。 “CF(La)”/“CJ(La)”型系列专用浮选离心鼓风机:专为稀土矿浮选工艺设计,注重流量调节的灵敏性和运行的稳定性,为浮选槽提供均匀、足量的充气。 “AI(La)”型系列单级悬臂加压风机:结构紧凑,单级叶轮悬臂布置。适用于流量相对较小、压力提升要求不高的场合,如局部气体补充或小系统循环。 “AII(La)”型系列单级双支撑加压风机:叶轮两端有轴承支撑,转子刚性更好,适用于比AI系列更苛刻的工况,运行更平稳。 “S(La)”型系列单级高速双支撑加压风机:采用高速设计,单级即可获得较高压力,结构精密,适用于对气体纯净度要求高(如无油)且压力需求中等的场合。 “D(La)”型系列高速高压多级离心鼓风机本文重点机型所属系列。结合了高速转子技术与多级压缩技术,能在紧凑结构下实现高流量、高压力输出。是镧(La)提纯生产线中,用于主工艺流程气体加压(如大型萃取线搅拌曝气、高压气体输送)的核心设备。

2. 风机型号解读规则:
以 D(La)300-1.8和本文重点分析的 D(La)111-2.30为例进行说明:

“D”:代表风机系列,此处指“D系列高速高压多级离心鼓风机”。 “(La)”:标识风机设计应用领域,适用于镧等稀土提纯相关工艺气体输送。 “300”或“111”:表示风机在设计工况下的进口容积流量,单位为立方米每分钟。即D(La)300-1.8流量为300 m³/min,D(La)111-2.30流量为111 m³/min。 “-1.8”或“-2.30”:表示风机在输送空气时,在设计流量下的出口表压,单位为千克力/平方厘米 (kgf/cm²),约等于工程大气压。例如,“-1.8”表示出口压力为1.8个大气压(绝压约为2.8 atm)。“-2.30”则表示出口压力为2.30个大气压(绝压约为3.30 atm)进风口压力默认:如果型号中未通过“/”符号特别标明进风口压力(如D(La)300-1.8/0.98,表示进口压力0.98 atm),则默认进风口压力为标准大气压(1 atm)。 配套说明:型号末尾或技术协议中常注明配套设备,如“与跳汰机配套选型确定”,意指该风机参数是为匹配跳汰机所需风量风压而专门选定的。

第三章:核心机型详解:D(La)111-2.30高速高压多级离心鼓风机

D(La)111-2.30是轻稀土镧(La)提纯生产线中一款典型的高性能动力设备。

1. 设计参数与性能特点:

流量:111 m³/min。此流量能够满足中等规模镧分离生产线或多个并联反应器的集中供气需求。 压力:出口压力2.30 atm(表压)。较高的压力能有效克服复杂工艺管路、多级反应器串联带来的系统阻力,确保末端气体仍有足够的动能和压力。 高速性:采用齿轮箱增速,使转子(叶轮)工作在每分钟数千甚至上万转的高转速下,这是实现单级高增压比的基础。 多级结构:通常由2-4个叶轮串联在同一轴上,气体逐级压缩,总压比达到设计值。结构紧凑,效率高于同级压力的单级低速风机。 介质适应性:默认以空气性能标定,但通过材质选择和密封设计,可适配清洁的氮气、氩气等惰性气体。

2. 在镧(La)提纯工艺中的应用点:

高压氧化/煅烧供风:为镧的化合物(如氢氧化镧、碳酸镧)的煅烧转化为氧化镧提供高压、足量的热空气或氧气混合气。 萃取槽强化搅拌:向萃取槽底部通入高压气体,产生微小气泡并强化搅拌,提高传质效率,加速分离过程。 物料气力输送:将干燥的中间产品(如氧化镧粉末)通过管道进行密闭、高效的输送。 系统气源:作为整个车间仪表气、保护气的初级或次级加压源。

第四章:风机核心配件与功能解析

D(La)111-2.30这类高速多级离心鼓风机为例,其可靠运行依赖于一系列精密配件:

风机主轴:作为整个转子系统的核心承力与传动部件,传递扭矩并承受转子重力、残余不平衡力等。要求极高的强度、刚性和动平衡精度。通常采用高强度合金钢整体锻制,并经调质处理和精密加工。 风机转子总成:包含主轴、各级叶轮、平衡盘(鼓)、联轴器部件等。是高速旋转做功的核心组件。装配前每个叶轮都需做动平衡,整体转子总成完成后需进行高速动平衡校验,确保在工作转速下振动值极小。 风机轴承与轴瓦:对于高速重载风机,常采用滑动轴承(即轴瓦)。轴瓦内衬巴氏合金,在油膜润滑下运行,具有承载能力强、阻尼减振性好、寿命长的优点。其间隙配合要求极为严格。 轴承箱:容纳轴承(轴瓦)和润滑油的部件。它为轴承提供稳定的支撑和良好的散热环境,内部油路设计确保润滑油能循环带走热量并形成稳定油膜。 密封系统气封(迷宫密封):安装在机壳与转子之间,位于各级叶轮进出口和轴端。由一系列环状齿隙构成,利用节流膨胀原理,极大减少高压侧气体向低压侧的泄漏。是控制内泄漏、保证压效率的关键。 油封:位于轴承箱两端,防止润滑油沿轴向外泄漏,同时阻止外部杂质进入轴承箱。常用骨架油封或迷宫式油封。 碳环密封:一种接触式或微间隙的机械密封,常用于输送特殊、贵重或危险气体(如氢气、氦气)的风机轴端,密封效果优于迷宫密封,能几乎完全杜绝介质气体外泄。在要求零泄漏的惰性气体保护场合尤为重要。

第五章:风机常见故障与维修要点

风机维修是保障生产连续性的关键。对于D(La)系列风机,维修重点在于:

振动值超标原因:转子动平衡破坏(叶轮结垢、磨损、零件脱落);对中不良;轴承(轴瓦)磨损间隙过大;基础松动;喘振现象。 维修:停机检查对中;检查并清洗或更换叶轮,重新进行转子现场动平衡;测量并调整轴瓦间隙;紧固地脚;检查工况点是否进入喘振区,调整出口阀门或系统阻力。 轴承温度过高原因:润滑油品质下降、油量不足或油路堵塞;轴瓦刮研不良,接触面不佳或间隙过小;冷却系统故障。 维修:更换规定牌号的润滑油,清洗油路和冷油器;检查轴瓦接触斑点,重新刮研或调整间隙;检修冷却水系统。 风量或压力不足原因:进口过滤器堵塞;密封间隙(特别是迷宫密封)磨损过大,内泄漏严重;转速下降(如联轴器打滑、电机问题);工艺系统阻力异常增加。 维修:清洗或更换滤芯;测量并更换磨损超差的密封件;检查驱动端;排查工艺管路。 气体泄漏原因:轴端密封(碳环密封或迷宫密封)损坏;壳体或接管焊缝开裂、密封垫老化。 维修:更换碳环密封组件或迷宫密封条;对泄漏点进行补焊或更换密封垫。

维修核心原则:严格执行检修规程,重点保证转子系统的平衡精度轴承系统的良好润滑与配合间隙以及各级密封的有效性。大修后必须进行单机试车,监测振动、温度、性能参数,合格后方可投入工艺联调。

第六章:输送各类工业气体的风机技术要点

稀土提纯中涉及的气体多样,风机选材与设计需相应调整:

通用空气:常规材质(如铸铁、碳钢)即可。重点防结垢、防腐蚀(若空气潮湿含硫)。 氮气(N₂)、氩气(Ar)、氦气(He)、氖气(Ne):惰性气体,化学性质稳定。关键在于密封的严密性,防止贵重气体泄漏损失和外部空气渗入污染。碳环密封应用普遍。壳体有时采用更高等级的焊接和气密性检验。 氧气(O₂):强氧化性。所有流道部件必须采用禁油设计抗氧化的特殊材质(如不锈钢、铜合金),确保无油脂残留,防止高速摩擦下引发燃爆。装配前需严格脱脂清洗。 氢气(H₂):密度小、易泄漏、易燃易爆。对密封要求极高,常采用干气密封或特种碳环密封。电机需防爆型。设计上需考虑氢气对材料“氢脆”的影响。 二氧化碳(CO₂):常温下稳定,但遇水可能形成碳酸,有弱腐蚀性。潮湿工况下,材质需考虑防腐(如不锈钢涂层)。注意其在高压低温下可能液化的问题。 工业烟气:成分复杂,可能含尘、含腐蚀性介质(SOₓ, NOₓ)。风机需考虑防腐耐磨措施:如叶轮采用耐磨涂层或特殊合金;壳体加防磨板;设计时考虑积灰可能性,设置清灰口。进口需有高效的除尘预处理。

选型总则:首先明确气体的化学成分、密度、湿度、洁净度、毒性及爆炸极限。以此决定风机的材质等级、密封形式、防爆要求、转速调整(气体密度影响压头)和安全保护措施。

结语

离心鼓风机在轻稀土镧(La)提纯乃至整个稀土工业中,是不可或缺的关键动设备。深刻理解各系列风机(尤其是D(La)系列高速高压多级离心鼓风机)的型号含义、性能特点,熟练掌握以D(La)111-2.30为代表的核心机型及其配件维护、故障处理要点,并针对不同工业气体的特性进行精准的选型与适配,是保障生产线高效、安全、稳定运行的技术基石。随着稀土材料需求的增长和工艺的不断进步,对专用风机的效率、可靠性和智能化水平也提出了更高要求,这将继续驱动风机技术在材料、设计和运维领域向前发展。

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