轻稀土(铈组稀土)镧(La)提纯工艺用D(La)1520-3.9型高速高压离心鼓风机技术详解

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轻稀土(铈组稀土)镧(La)提纯工艺用D(La)1520-3.9型高速高压离心鼓风机技术详解

作者：王军（139-7298-9387）

关键词：轻稀土提纯、铈组稀土、镧(La)提纯、离心鼓风机、D(La)1520-3.9、风机配件、风机维修、工业气体输送、多级离心鼓风机、稀土矿选冶

一、前言：离心鼓风机在轻稀土提纯中的关键作用

轻稀土，又称铈组稀土，主要包括镧(La)、铈(Ce)、镨(Pr)、钕(Nd)等元素，是现代高新技术产业不可或缺的战略资源。其提取与提纯是一个复杂的物理化学过程，涉及焙烧、酸浸、萃取、沉淀、煅烧等多个单元操作。在整个工艺链中，可靠、高效、稳定的气体输送与加压设备是保障连续生产、优化反应条件、提升产品纯度与回收率的核心动力源。离心鼓风机，以其流量范围广、运行平稳、效率高、维护相对简便等特点，在稀土提纯的烟气引送、氧化/还原气氛供给、流态化床供风、气力输送及浮选供气等关键环节扮演着不可替代的角色。

本文将立足风机技术实践，系统阐述应用于轻稀土（以镧提纯为例）领域的离心鼓风机基础知识，并重点围绕一款典型设备:D(La)1520-3.9型高速高压多级离心鼓风机:进行深度剖析，同时对风机核心配件、常见维修要点以及输送各类工业气体的特殊考量进行详细说明，以期为同行提供有价值的参考。

二、稀土提严工艺常用离心鼓风机系列概览

在稀土选冶领域，根据不同的工艺段和气力需求，发展出了多个专用或通用的离心鼓风机系列，它们共同构成了稀土生产的气动心脏。

“C(La)”型系列多级离心鼓风机：通常为常规转速的多级离心鼓风机，结构坚固，运行可靠，适用于中等压力、大流量的工况，如大规模浸出槽或沉淀池的鼓风曝气，提供稳定的氧化或搅拌气源。 “CF(La)”与“CJ(La)”型系列专用浮选离心鼓风机：专门为稀土矿浮选工艺设计。浮选过程需要大量、稳定、压力适宜的细微气泡，这些风机在设计上特别注重出口压力的稳定性和气流平稳性，以确保浮选药剂与矿物颗粒的有效粘附，提高稀土精矿的品位和回收率。“CF”与“CJ”可能在具体结构（如支撑方式、增速配置）上有所区别，以适应不同规模的浮选厂需求。 “D(La)”型系列高速高压多级离心鼓风机：本篇文章的重点。该系列风机采用高转速设计（通常配用高速齿轮增速箱），通过多级叶轮串联工作，从而在紧凑的结构下实现较高的出口压力。特别适用于需要克服较高系统阻力或需提供高压气源的工艺点，例如：穿透较深的矿浆层进行强力鼓泡、为高压反应釜提供反应气体、或用于长距离的气力输送系统。D(La)1520-3.9便是此系列的典型代表。 “AI(La)”型系列单级悬臂加压风机：结构相对简单，叶轮悬臂安装。适用于压力需求不高，但流量要求较大的场合，如车间通风换气、部分低温烘干系统的循环风等。 “S(La)”型系列单级高速双支撑加压风机：叶轮置于两个轴承之间，转子稳定性更好，可适应更高的单级压比和转速。常用于需要中等压力、对振动要求严格的工艺环节。 “AII(La)”型系列单级双支撑加压风机：同样是双支撑结构，但可能设计转速和压比低于“S”系列，是介于“AI”和“S”系列之间的一个选择，兼顾了可靠性与经济性。

这些系列风机均具备输送多种介质的能力，涵盖了稀土提纯中可能接触的各类气体，包括：空气、工业烟气、二氧化碳(CO₂)、氮气(N₂)、氧气(O₂)、氦气(He)、氖气(Ne)、氩气(Ar)、氢气(H₂)以及各种混合无毒工业气体。风机材质和气密封形式会根据气体性质（如腐蚀性、危险性、分子量）进行特殊选配。

三、核心设备深度解析：D(La)1520-3.9型高速高压多级离心鼓风机

1. 型号解读与技术参数释义

型号：D(La)1520-3.9 “D”：代表该风机属于D系列，即高速高压多级离心鼓风机。 “(La)”：明确此风机主要设计应用于镧(La)元素或含镧稀土的提纯工艺流程，其材质选择、密封方案和性能曲线会重点考虑该工艺的特定气体环境和化学兼容性。 “1520”：表示风机在额定进气条件下的流量为每分钟1520立方米。这是风机选型的核心参数之一，直接关系到工艺的供气规模。 “-3.9”：表示风机在额定流量下的出口绝对压力为3.9个大气压（约0.29MPa表压）。这是一个重要的压力参数，决定了气体能否克服后端工艺设备、管道、阀门等所有阻力，并到达指定位置具备所需的功能压力。 进口气压默认：根据惯例，型号中未标注进气压力（如无“/”符号分隔），则默认进气压力为1个标准大气压（绝压）。 选型确定：类似于参考型号“D(La)300-1.8”与跳汰机配套，D(La)1520-3.9的最终参数也是根据具体的镧提纯工艺单元（例如，一个大型高压搅拌浸出罐组或一段高压气力输送线）的气体需求量（流量）和系统总阻力（压力）进行严格计算和选型匹配后确定的。

2. 结构与工作原理
D(La)1520-3.9型风机属于多级离心式结构。其核心工作原理是：原动机（通常为电动机）通过高速齿轮增速箱将转速提升至每分钟数千转甚至上万转，驱动风机转子总成高速旋转。转子由风机主轴和多个叶轮组成。气体从进气口轴向进入，被第一个叶轮捕获并获得动能与压能；随后进入扩压器和回流器，将部分动能转化为静压能并引导气体均匀地进入下一级叶轮。如此逐级压缩，气体压力在每一级都得到提升，最终在末级出口达到设计压力（3.9个大气压）后排出。

这种多级串联的方式，使得单台风机能在效率较高的区间内实现单级离心风机无法达到的高压比，非常适合于稀土提纯中日益增多的高压工艺需求。

四、风机核心配件详解

D(La)1520-3.9型风机的可靠运行依赖于一套精密、耐用的配件系统。以下是关键配件的说明：

风机主轴：作为转子的核心承载件，传递全部扭矩并承受巨大的离心力、气体轴向力等。通常采用高强度合金钢（如42CrMo）锻制，经调质处理和精密加工，具有极高的强度、刚性和疲劳寿命。其轴颈部位的尺寸精度、表面硬度和光洁度对轴承运行至关重要。 风机转子总成：包括主轴、所有级的叶轮、平衡盘（如有）、联轴器部件等。每个叶轮都需进行超速试验和动平衡校正，整个转子总成在装配后需进行高速动平衡，确保在工作转速下残余不平衡量极小，这是保证风机低振动、长周期运行的根本。 风机轴承与轴瓦：对于高速高压风机，滑动轴承（轴瓦）比滚动轴承更为常见，因其承载能力大、运行平稳、阻尼特性好。轴瓦通常采用巴氏合金（一种耐磨锡基合金）作为衬层，浇铸在钢制瓦背上。巴氏合金具有良好的嵌入性和顺应性，能保护轴颈。润滑油在轴颈与轴瓦间形成稳定的油膜，实现液体摩擦。轴承的间隙、油膜厚度需严格按设计标准控制。 气封与碳环密封： 气封（迷宫密封）：安装在机壳与转子之间，用于减少级间和轴端的高压气体向低压区的泄漏。它由一系列紧密排列的齿和槽组成，气体通过时产生节流和涡旋效应，形成流动阻力，从而限制泄漏量。材质常为铝青铜或不锈钢，耐磨且与转子发生轻微接触时不易产生火花。 碳环密封：一种接触式机械密封，常用于轴端，特别是输送有毒、贵重或危险气体（如氢气、工艺尾气）时。由多个分瓣的碳环在弹簧力作用下紧贴轴套表面，形成径向密封。碳材料具有自润滑、耐高温、化学稳定性好等特点。对于D(La)1520-3.9，若输送介质有特殊要求，可能会选用碳环密封替代传统的迷宫密封或与迷宫密封组合使用。油封：主要用于轴承箱两端，防止润滑油的泄漏和外部杂质、水汽的侵入。常用形式有骨架油封、迷宫油封或组合式密封。要求耐高温、耐磨损、与轴颈摩擦系数小。 轴承箱：是容纳和支持主轴轴承、并提供稳定润滑油路的铸件或焊接件。它需要有足够的刚度和精度，确保轴承的对中。内部设有油槽、进油孔、回油孔，通常与强制润滑系统相连。

五、风机常见故障与维修要点

风机在长期运行后，会出现磨损、振动增大、性能下降等问题。针对D(La)系列风机的维修，需重点关注以下几点：

振动超标：原因：转子不平衡（叶轮结垢、腐蚀、磨损不均、部件松动）；对中不良（联轴器对中数据超差）；轴承磨损或轴瓦巴氏合金脱落、损坏；基础松动；喘振或旋转失速。维修：停机后，首先检查对中情况并重新校正。进行转子现场动平衡或返厂动平衡。检查并更换损坏的轴瓦。彻底检查地脚螺栓和基础状况。 轴承温度高：原因：润滑油油质劣化、油量不足、油路堵塞；轴瓦间隙过小或过大；轴瓦刮研不良，接触斑点不符合要求；冷却系统故障。维修：化验并更换合格润滑油，清洗油路。测量并调整轴瓦间隙至标准值。必要时重新刮研轴瓦，确保接触面积和均匀度。检修冷却器，保证冷却水畅通。 性能下降（压力、流量不足）：原因：进口过滤器堵塞；叶轮、流道结垢或腐蚀严重，导致通流面积变化和气动性能恶化；气封磨损严重，内部泄漏量增大；转速下降（如皮带打滑）。维修：清洗或更换进口滤网。对风机进行解体，彻底清理叶轮和机壳流道内的结垢物，评估腐蚀情况，严重时需更换叶轮。检查并更换磨损的气封组件。检查驱动系统，确保转速达标。 气体泄漏：原因：轴端碳环密封或迷宫密封磨损、老化；密封气（或缓冲气）压力不稳定；机壳中分面或进出口法兰密封垫片损坏。维修：更换磨损的碳环或修复迷宫密封齿。检查并调整密封气系统压力。更换中分面及法兰处的密封垫片，紧固螺栓至规定力矩。 润滑油系统故障：包括油泵失效、油滤压差高、油压低等，需定期维护油泵、更换滤芯，保证油路清洁畅通。

维修后的风机，必须严格按照规程进行单机试车（检查转向、振动、轴承温升、泄漏等），合格后方可重新投入工艺系统。

六、输送不同工业气体的特殊考量

稀土提纯过程中，风机可能输送多种性质的工业气体，这对风机的设计、材料和操作提出了不同要求：

空气：最常用介质。主要注意进气清洁（过滤），防止叶轮磨损和结垢。对于高压风机，需核算空气密度变化对性能的影响。 工业烟气：可能含腐蚀性成分（如SO₂, HCl）、粉尘和水分。需选用耐蚀材料（如不锈钢、特种涂层），加强进气净化（洗涤、除尘），机壳考虑排水设计，并可能需要对气体进行降温。 二氧化碳(CO₂)、氮气(N₂)、氩气(Ar)：一般为惰性气体。重点在于系统的严密性（密封要求高），防止泄漏造成工艺气氛不稳定或成本损失。对于高压输送，需按真实气体性质进行热力计算。 氧气(O₂)：强助燃性。极其重要的是禁油处理。所有与氧气接触的部件（流道、密封腔）必须彻底脱脂清洗，采用禁油材料和密封（如氟橡胶、聚四氟乙烯），润滑系统必须确保绝对无泄漏至气侧，防止发生燃烧爆炸事故。通常选用专用氧气风机。 氢气(H₂)：分子量小，密度低，易燃易爆。输送氢气时，风机转速通常更高以达到所需压头。对密封要求极高，常采用碳环密封+氮气隔离密封的组合形式。电机电器需防爆。设计上需防止静电积聚。热力计算需考虑其绝热指数高的特性。 氦气(He)、氖气(Ne)：稀有气体，贵重。核心要求是极低的泄漏率，对轴端密封形式（如干气密封）和制造精度要求最高，以减少气体损失。 混合无毒工业气体：需明确混合气体的具体组分比例，计算出平均分子量、绝热指数、压缩因子等物性参数，以此作为风机设计和性能换算的依据。同时要考虑各组分对材料的腐蚀性、冷凝特性等。

对于D(La)1520-3.9型风机，在订购时就必须明确其设计输送介质。制造厂将根据气体性质，确定合适的材料等级（如叶轮用不锈钢还是钛合金）、密封方案（迷宫密封、碳环密封还是干气密封）、以及安全防护措施，确保风机在特定工艺气体环境下安全、高效、长寿命运转。

七、结语

离心鼓风机，特别是如D(La)1520-3.9型这样的高速高压多级离心鼓风机，是现代轻稀土提纯工业中至关重要的动力设备。深入理解其型号含义、工作原理、核心配件构成、维护维修要点以及适应不同工业气体的特殊设计，对于保障稀土生产线的稳定运行、提升技术经济指标、实现安全环保生产具有重大现实意义。作为风机技术人员，我们应不断学习和掌握这些基础知识，并结合现场实践，做到精准选型、精心维护、精细检修，让这些“气动心脏”在服务国家战略资源开发的事业中跳动得更加稳健而有力。

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