轻稀土(铈组稀土)镧(La)提纯风机基础知识与应用详解：以D(La)265-1.94型离心鼓风机为核心

作者：王军（139-7298-9387）

关键词：轻稀土镧提纯、离心鼓风机、D(La)265-1.94、风机配件、风机修理、工业气体输送、多级离心风机、稀土矿提纯技术

一、引言：稀土提纯工艺中的关键动力装备

稀土元素作为现代高新技术产业的“维生素”，其提纯工艺的精度与效率直接关系到最终产品的品质与性能。在轻稀土（铈组稀土）镧（La）的提纯过程中，离心鼓风机作为提供关键气体动力与分离环境的核心装备，其选型、性能与维护直接影响着整个生产线的稳定运行与经济效益。本文将从风机技术专业人员视角，系统阐述稀土矿提纯用离心鼓风机的基础知识，重点解析D(La)265-1.94型高速高压多级离心鼓风机的技术特性，并对风机关键配件、维修保养要点以及工业气体输送应用进行全面说明，为从事稀土提纯生产与设备管理的技术人员提供实用参考。

二、稀土提纯工艺对离心鼓风机的特殊要求

轻稀土镧的提纯通常采用化学萃取、浮选分离、高温还原等工艺，这些工艺环节对气体输送设备提出了独特的技术要求：

介质多样性：输送气体涵盖空气、工业烟气、惰性气体（如氮气、氩气）、反应性气体（如氧气、氢气）以及混合工业气体，要求风机具备广泛的介质适应性。

压力精度控制：不同提纯阶段需要精确的气体压力参数，如浮选工艺中需要稳定可控的气压以保证气泡尺寸与分布均匀性。

耐腐蚀性与密封性：部分工艺气体具有腐蚀性，且稀土粉尘可能进入风机系统，要求关键部件具备良好的耐腐蚀性能和高标准密封。

连续运行可靠性：稀土提纯生产线通常需要24小时连续运行，风机必须具备高可靠性、低故障率特性。

能效与经济性：在保证工艺要求的前提下，风机应具备较高的运行效率，以降低生产成本。

三、D(La)系列高速高压多级离心鼓风机技术解析

3.1 D(La)265-1.94型风机完整技术解读

D(La)265-1.94型离心鼓风机是专门为稀土提纯工艺设计的高速高压设备，其型号命名遵循系统化规则：

“D”：表示D系列高速高压多级离心鼓风机，该系列风机采用多级叶轮串联结构，通过逐级增压实现较高的出口压力。

“La”：特别标注适用于镧（La）元素的提纯工艺，表明该风机在材料选择、密封设计和运行参数等方面针对镧提纯的特殊要求进行了优化。

“265”：表示风机在标准工况下的额定流量为每分钟265立方米。这一流量参数是根据典型镧提纯生产线的气体需求量，结合工艺计算与实验数据确定的优化值。

“-1.94”：表示风机出口压力为1.94个标准大气压（表压约为0.94kgf/cm²）。这一压力值能够满足大多数镧提纯工艺环节对气体压力的要求，如浮选气泡生成、气体搅拌与物料输送等。

进口气压说明：按照D系列命名规范，如果没有特殊标注“/”及进口压力值，则表示风机进口气压为标准大气压（1个大气压）。如工艺要求非标准进口压力，则型号会表示为“D(La)265-1.94/0.8”等形式。

3.2 D(La)265-1.94型风机的结构特点与性能优势

该型号风机采用多级离心式设计，通常包含3-5级叶轮，每级叶轮之间设有导流器和扩压器，形成完整的气体能量转换通道。其主要技术特点包括：

结构设计方面：

采用轴向进气、径向出气的流向布局，减少气流损失

各级叶轮采用后弯叶片设计，提高效率并扩大稳定工作范围

机壳采用水平剖分式结构，便于内部组件检修与更换

轴承系统采用强制润滑，确保高速运转下的稳定性

性能参数方面：

工作转速通常在8000-15000rpm范围内，具体取决于电机极数和增速箱传动比

额定功率根据工况不同，一般在75-132kW之间

等熵效率可达78%-85%，属于高效节能型设备

噪音水平控制在85dB(A)以下，符合工业环境噪声标准

材料选择方面：

与工艺气体接触的部件（如叶轮、机壳内壁）采用不锈钢或特殊涂层处理，提高耐腐蚀性

主轴采用高强度合金钢，经过调质处理和精密加工

密封部件根据输送气体性质选择相应材料，如输送腐蚀性气体时采用特殊合金或工程塑料

3.3 D(La)265-1.94在镧提纯工艺中的具体应用

在轻稀土镧的提纯生产线中，D(La)265-1.94型风机主要承担以下工艺功能：

浮选工艺气体供应：为浮选机提供稳定压力和流量的空气或惰性气体，形成均匀微小的气泡，实现稀土矿物与脉石的有效分离。

气体搅拌与混合：在化学反应槽中，通过气体喷射实现反应物的均匀混合，提高反应效率。

物料气力输送：将干燥后的稀土粉末或中间产品通过气流输送至下一工序，减少物料损失和污染。

保护气氛提供：在高温还原或热处理工序中，提供惰性气体保护环境，防止产品氧化。

废气排放与处理：将工艺废气输送到处理系统，满足环保排放要求。

四、稀土提纯离心鼓风机关键配件详解

4.1 风机主轴系统

风机主轴是传递动力、支撑旋转部件的核心零件。D(La)系列风机主轴具有以下特点：

采用高强度合金钢（如42CrMo）整体锻造，经调质处理获得良好的综合机械性能

精密加工确保各轴承档、叶轮档的尺寸精度和形位公差，通常径向跳动不超过0.01mm

轴表面关键部位进行硬化处理（如高频淬火或氮化处理），提高耐磨性和疲劳强度

设计有平衡盘和推力盘，平衡轴向力并限制转子轴向位移

4.2 风机轴承与轴瓦

D(La)265-1.94型风机通常采用滑动轴承（轴瓦）支撑，相比滚动轴承具有以下优势：

承载能力大，特别适合高速重载工况

阻尼特性好，能有效抑制振动

使用寿命长，维护得当可运行数万小时

轴瓦技术要点：

材料多采用锡基巴氏合金（如ChSnSb11-6），具有良好的嵌入性和顺应性

瓦背为低碳钢，确保足够的强度和刚度

轴瓦间隙根据轴径和转速精确计算，通常为轴径的0.1%-0.15%

设有润滑油槽和油孔，确保形成完整的润滑油膜

轴承润滑系统：

采用强制循环油润滑，包括主油泵、辅助油泵、油冷却器和过滤器

润滑油压通常维持在0.15-0.25MPa之间，确保充分润滑

油温控制在35-45℃范围内，设有加热器和冷却器进行温度调节

4.3 风机转子总成

转子总成是风机的“心脏”，由主轴、叶轮、平衡盘、推力盘、联轴器等部件组成：

叶轮：每级叶轮采用高强度铝合金或不锈钢精密铸造，经动平衡校正，残余不平衡量符合国际标准G2.5级

平衡盘：安装在高压端，通过两侧压差产生反向轴向力，平衡大部分叶轮轴向推力

推力盘：与推力轴承配合，承受剩余轴向推力并限制转子轴向位移

联轴器：通常采用膜片式联轴器，允许一定的轴向、径向和角向偏差，传递扭矩同时隔离振动

转子组装完成后进行整体动平衡，确保在工作转速下振动值符合标准（通常轴承处振动速度不超过4.5mm/s）。

4.4 密封系统

密封系统对防止气体泄漏和杂质进入至关重要，主要包括：

气封（迷宫密封）：

安装在叶轮进口和级间，减少内部气体泄漏

采用铜基或铝基合金材料，避免与转子碰磨时产生火花

密封齿数根据压差设计，通常为4-8齿

径向间隙控制在0.2-0.4mm之间，既保证密封效果又避免摩擦

油封（机械密封或碳环密封）：

在轴承箱与机壳之间采用碳环密封，防止润滑油泄漏和气体进入轴承箱

碳环材料为浸渍树脂或金属的高纯度石墨，具有良好的自润滑性和耐磨性

每组碳环由多个环片组成，通过弹簧提供初始压紧力

密封气系统提供略高于轴承箱压力的清洁气体，形成气阻防止油雾外泄

碳环密封特点：

允许较大的轴向和径向运动，适应转子的热膨胀和动态偏移

摩擦系数低，功耗小，使用寿命长（通常可达2-3年）

耐高温性能好，可在250℃以下长期工作

对介质适应性强，可用于多种工艺气体环境

4.5 轴承箱与润滑系统

轴承箱作为轴承和转子的支撑结构，其设计要点包括：

箱体采用铸铁或铸钢整体铸造，具有足够的刚度和减振特性

内部结构合理布置油路，确保轴承充分润滑

设有观察窗和测温测振接口，便于运行监测

与机壳采用止口定位，确保同心度要求

润滑系统是高速风机的“生命线”，D(La)265-1.94型风机配备完整的稀油站，包括：

主辅油泵（通常一用一备），确保供油可靠性

双联油过滤器，可在运行中切换清洗

板式油冷却器，控制油温在合理范围

加热器，在低温环境下预热润滑油

油箱配有液位计、温度计和呼吸器

五、稀土提纯风机维修保养实务

5.1 日常维护要点

运行监测：

每小时记录轴承温度、振动值、油压油温等参数

监听运行声音，发现异常及时处理

检查密封气压力和流量，确保密封系统正常工作

定期检查：

每日检查油位和油质，定期取样化验

每周清洁滤油器，检查滤芯状况

每月检查联轴器对中和磨损情况

每季度检查地脚螺栓紧固状态和管道支撑

5.2 常见故障诊断与处理

振动超标：

可能原因：转子不平衡、对中不良、轴承磨损、基础松动

处理措施：重新动平衡、调整对中、更换轴承、紧固基础

轴承温度高：

可能原因：润滑油不足或变质、冷却效果差、轴承间隙不当、负载过大

处理措施：检查油路和油质、清洗冷却器、调整轴承间隙、检查工艺系统

气量或压力不足：

可能原因：过滤器堵塞、密封间隙过大、转速下降、叶轮磨损

处理措施：清洗过滤器、调整或更换密封件、检查驱动系统、检查叶轮状态

油封泄漏：

可能原因：碳环磨损、弹簧失效、密封气压不当

处理措施：更换碳环组件、调整密封气参数

5.3 大修周期与内容

D(La)系列风机建议每运行24000-30000小时或3-4年进行一次全面大修，主要内容包括：

解体检查：

测量所有配合间隙并记录，作为装配参考

检查叶轮、主轴有无磨损、腐蚀或裂纹

检查机壳流道有无冲刷或腐蚀

部件修复或更换：

叶轮：轻微磨损可修复，严重时更换

主轴：检查直线度和表面状态，必要时修复或更换

轴承：通常更换新轴瓦，刮研至要求间隙

密封：更换所有碳环密封和迷宫密封件

重新装配与调试：

严格按照装配工艺和技术要求进行

完成后进行对中检查，偏差不超过0.03mm

试车前进行手动盘车，确保无卡阻

空载试运行4-8小时，逐步加载至额定工况

5.4 备件储备建议

为保证维修及时性，建议储备以下关键备件：

碳环密封组件（1套）

轴瓦（1套）

油过滤器滤芯（2-3套）

联轴器膜片（1套）

常用密封垫和紧固件

六、工业气体输送风机的选型与应用

6.1 稀土提纯常用气体输送风机类型

除D系列高速高压多级离心鼓风机外，稀土提纯工艺中还常用以下类型风机：

“C(La)”型系列多级离心鼓风机：

中压多级离心式，压力范围1.2-2.5个大气压

适用于大流量、中等压力场合，如大型浮选系统供气

“CF(La)”型系列专用浮选离心鼓风机：

针对浮选工艺优化设计，压力稳定、气泡均匀

防堵塞设计，适应含微尘气体环境

“CJ(La)”型系列专用浮选离心鼓风机：

节能型浮选专用风机，采用高效叶轮和流道设计

变频控制，根据浮选槽液位自动调节气量

“AI(La)”型系列单级悬臂加压风机：

单级高速离心式，结构紧凑

适用于小流量、中低压力的气体输送和循环

“S(La)”型系列单级高速双支撑加压风机：

单级双支撑结构，运行稳定可靠

适用于中等流量和压力的工艺气体输送

“AII(La)”型系列单级双支撑加压风机：

大流量单级离心式，效率高、维护简便

适用于原料气体输送和废气处理系统

6.2 不同工艺气体的输送要点

空气：

最常见输送介质，注意过滤除尘，防止叶轮磨损

湿度控制，避免冷凝水引起腐蚀

工业烟气：

通常含有腐蚀性成分和颗粒物

需采用耐腐蚀材料和耐磨涂层

入口设置高效除尘和除雾装置

二氧化碳(CO₂)：

密度大于空气，相同工况下功耗较高

注意纯度要求，防止油污染

低温环境下注意防止干冰形成

氮气(N₂)、氩气(Ar)等惰性气体：

密度与空气接近，性能曲线可参考空气

注意氧气含量监测，防止工艺污染

密封要求高，防止空气渗入

氧气(O₂)：

严格禁油，所有接触部件需脱脂处理

材料选择避免易氧化金属

运行中严格控制温升，防止燃爆风险

氢气(H₂)：

密度小，相同压力下所需压缩功较小

密封要求极高，采用多级密封系统

注意静电消除和防爆措施

氦气(He)、氖气(Ne)等稀有气体：

价值高，对密封系统要求极高

通常采用无接触式密封（如干气密封）

回收系统完善，减少气体损失

6.3 气体输送风机的选型原则

工艺参数匹配：

准确确定所需流量、进出口压力、温度等参数

考虑工况波动范围，留有一定裕量（通常流量裕量10%-15%，压力裕量5%-10%）

介质特性适应：

根据气体腐蚀性、毒性、爆炸性等选择合适材料和安全措施

考虑气体清洁度，确定过滤精度要求

特殊气体（如氧气、氢气）需选用专用风机

效率与经济性：

在满足工艺要求前提下，选择高效节能型风机

综合考虑采购成本、运行能耗和维护费用

对变工况场合，考虑变频调速等节能措施

可靠性与维护性：

选择成熟可靠的结构型式

考虑维护便捷性，减少停机时间

评估备件供应和技术支持能力

环境与安全：

满足噪声控制标准

符合防爆、防火等安全规范

考虑废气处理和环境排放要求

6.4 风机与工艺系统的匹配优化

在实际应用中，风机需与整个提纯工艺系统良好匹配：

与浮选机配套：

气量匹配：根据浮选槽容积、矿浆浓度和气泡需求确定

压力匹配：满足气泡发生器压降和液柱静压要求

稳定性：压力波动不超过±5%，保证气泡均匀性

与反应器配套：

气体分布：通过气体分布器设计，确保反应物混合均匀

流量调节：根据反应进度实时调节气量

安全联锁：设置压力和流量报警，防止异常工况

与输送系统配套：

压损计算：准确计算管道、阀门和除尘器压损

物料特性：考虑物料浓度、粒径对风机性能的影响

系统保护：设置过滤器防堵报警和卸压装置

七、结语

离心鼓风机作为轻稀土镧提纯工艺中的关键动力设备，其性能优劣直接影响生产效率和产品质量。D(La)265-1.94型高速高压多级离心鼓风机针对镧提纯工艺的特殊要求进行了全面优化，在材料选择、结构设计和运行参数方面体现了专业性和适用性。通过深入了解风机的工作原理、关键配件和维护要点，生产技术人员可以更好地操作和维护设备，延长使用寿命，提高运行效率。

同时，稀土提纯工艺中不同类型风机的合理选择和工业气体的安全高效输送，也是确保整个生产线稳定运行的重要环节。随着稀土提纯技术的不断进步和环保要求的日益严格，离心鼓风机技术也将朝着更高效率、更低能耗、更智能控制和更环保安全的方向持续发展。

对于从事稀土提纯生产和设备管理的技术人员而言，掌握离心鼓风机的基础知识，熟悉设备特性，建立科学的维护体系，不仅是保障生产顺利进行的必要条件，也是提高企业经济效益和技术水平的重要途径。希望通过本文的系统介绍，能为相关技术人员提供有价值的参考和指导。