轻稀土(铈组稀土)镧(La)提纯风机：D(La)2138-1.67型离心鼓风机技术详述与应用解析

作者：王军（139-7298-9387）

关键词：轻稀土提纯，镧分离，离心鼓风机，D(La)2138-1.67，风机配件，风机维修，工业气体输送，稀土冶炼

一、 前言：稀土提纯工艺中的“气动心脏”:离心鼓风机

在稀土冶金工业，特别是轻稀土（铈组稀土）的分离与提纯过程中，气动力输送与供给系统扮演着至关重要的角色。作为铈组稀土中应用广泛的代表元素，镧（La）的提取与高纯化流程，如溶剂萃取、气浮选矿、气流干燥、惰性气氛保护及尾气处理等环节，均高度依赖于稳定、可靠且参数精准的鼓风设备。离心鼓风机，以其高效率、大流量、压力稳定及易于控制等优势，成为这些工艺环节的“气动心脏”。其性能直接关系到生产连续性、产品纯度、能耗指标及环境保护效果。

本文将聚焦于专为镧（La）提纯工艺设计的高速高压多级离心鼓风机典型型号:D(La)2138-1.67，系统阐述其基础知识、型号含义、结构特点、核心配件、维护修理要点，并延伸探讨稀土工业中各类气体输送风机的选型与应用。

二、 稀土提纯离心鼓风机系列概览与型号体系

在深入剖析特定型号前，有必要了解当前针对稀土（尤其是镧）提纯工艺开发的主流离心鼓风机系列。每个系列根据其结构、压力、流量特性，适配于不同的工艺节点：

“C(La)”型系列多级离心鼓风机：采用多级叶轮串联结构，追求较高的压比和较宽的流量范围。结构坚固，运行平稳，常用于需要中等至高压力、连续稳定气源的场合，如氧化焙烧后的气流输送、反应釜底部鼓泡搅拌等。

“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优化设计。浮选过程需要大量、稳定、压力特定的空气产生气泡，这两种型号风机在气量调节、压力维持、抗潮湿腐蚀方面进行了特殊设计，确保浮选效率和精矿品位。

“D(La)”型系列高速高压多级离心鼓风机：本文核心机型所属系列。采用高转速设计（通常通过齿轮增速箱驱动），结合多级叶轮，能在紧凑结构下实现很高的单机压升。特别适用于萃取车间高压气体输送、吹扫、以及需要将气体输送至有背压的系统（如穿透填料塔、过滤器等）。型号D(La)2138-1.67即是该系列的典型代表。

“AI(La)”型系列单级悬臂加压风机：结构紧凑，维护方便。单级叶轮悬臂安装，适用于中低压力、中大流量的气体增压场合，如车间通风换气、物料风送系统的前端增压等。

“S(La)”型系列单级高速双支撑加压风机：叶轮位于两个轴承之间，转子动力学性能好，适用于高转速、高压力系数的单级增压。常用于对气体纯度要求高、需避免轴承润滑油污染的工艺点，或作为系统的增压单元。

“AII(La)”型系列单级双支撑加压风机：与S系列类似但更侧重通用性与经济性，双支撑结构保证了运行稳定性，适用于各种持续运行的工艺气体循环或加压。

可输送气体范围：上述系列风机，通过材料选择、密封形式及结构适配，可安全输送空气、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）以及各类混合无毒工业气体。这是稀土提纯工艺多样性的必然要求。

三、 核心机型深度解析：D(La)2138-1.67型高速高压多级离心鼓风机

完整风机型号：轻稀土(铈组稀土)镧(La)提纯风机 D(La)2138-1.67

（一）型号含义解读

遵循企业型号编制规则：“D”代表高速高压多级离心鼓风机系列；“(La)”指明该型号专为镧及相关轻稀土元素提纯工艺进行了适应性设计与材料选择；“2138”表示风机在标准进口状态（通常指进口压力为1个标准大气压，温度20℃，相对湿度50%）下的额定流量为每分钟2138立方米；“-1.67”表示风机设计出口表压为1.67个大气压（即绝压约为2.67 ata）。型号中未出现“/”符号，明确表示其标准设计进口压力为1个标准大气压。该型号风机通常根据镧提纯流程中特定高压气力输送或气体穿透工序的阻力特性，与系统配套选型确定。

（二）设计特点与性能概要

D(La)2138-1.67型风机是针对镧提纯过程中高压气体需求而研发的利器。其核心设计思想是在保证大流量（2138立方米每分钟）输出的同时，提供高达1.67个大气压的稳定压升。

高速与多级结合：通过精密齿轮增速箱将电机转速提升至每分钟数万转，驱动一个包含多个后弯式或径向式叶轮的转子。每个叶轮对气体做功，逐级提高气体压力。多级设计分散了单级压升负荷，提高了效率和稳定性。

气动设计：叶轮、扩压器、回流器等通流部件采用三元流或高效二元流设计，并经过针对可能输送气体（如氮气、氩气等惰性气体）性质的优化，力求在额定点附近达到最佳效率，降低能耗。

材料与防腐：鉴于稀土冶炼环境可能存在的腐蚀性（如微量酸性气体、湿气），与气体接触的主要部件（如机壳、叶轮、密封部位）常采用不锈钢（如304、316L）或更高等级的耐蚀合金。对于输送纯净惰性保护气（如氩气）的工况，则可能采用碳钢内涂防腐涂层以平衡成本与性能。

稳定性设计：高速转子经过严格的动平衡校正（通常要求达到G2.5或更高精度等级），并采用刚性或柔性转子设计理念，确保在工作转速范围内避开临界转速，运行平稳，振动值低于国际标准（如ISO 10816）要求。

四、 D(La)2138-1.67风机核心配件详解

风机的可靠运行离不开每一个精密配件。以下针对D(La)2138-1.67型风机的关键部件进行说明：

风机主轴：作为整个转子系统的核心承力与传动部件，主轴通常采用高强度合金钢（如42CrMo）锻件制造，经调质处理获得优异的综合机械性能。其加工精度极高，各轴段同心度、轴承档和轴封档的尺寸公差与表面粗糙度要求严格，以确保动力传递平稳并减少密封磨损。

风机转子总成：这是风机的“做功心脏”。包括主轴、所有级别的叶轮、定距套、锁紧螺母以及平衡盘（如有）等。叶轮以过盈或键连接方式固定在主轴上，级间通过扩压器和回流器引导气流。转子总成在装配完成后，必须进行整体高速动平衡，以消除残余不平衡量，这是保证风机低振动、长寿命运行的关键工序。

风机轴承与轴瓦：对于高速重载的D系列风机，多采用滑动轴承（轴瓦）。轴瓦材料常为巴氏合金（锡锑铜合金），其具有良好的嵌入性、顺应性和抗胶合能力。轴承采用压力供油润滑，形成稳定的油膜，支撑转子并阻尼振动。轴承间隙、油温、油压是监控运行状态的重要参数。

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气体泄漏。其工作原理是利用一系列节流齿隙与膨胀空腔，使泄漏气体产生节流与涡旋效应，大幅降低泄漏量。结构简单，非接触，可靠性高。

碳环密封：一种接触式机械密封，常用于轴端，特别是输送贵重、有毒或危险气体（如氢气、氦气）时。由多个碳石墨环组成，在弹簧力作用下与轴保持轻微接触，实现极低的泄漏率。耐磨性好，但需要清洁的密封气（通常是氮气或仪表空气）进行隔离和冷却。

油封：安装在轴承箱两端，防止润滑油沿轴泄漏到箱体外，同时阻止外部杂质进入轴承箱。常用形式包括骨架油封、迷宫油封或组合式密封，要求耐温、耐油、耐磨。

轴承箱：容纳轴承、轴瓦并提供润滑油路的铸件或焊接件。它需要具有足够的刚性来承受转子载荷，内部油路设计需确保润滑油能充分覆盖轴颈并带走摩擦热。轴承箱上通常安装有温度、振动传感器接口。

五、 风机运行维护与修理要点

为确保D(La)2138-1.67型风机在严苛的稀土提纯环境中长期稳定运行，必须建立科学的维护和修理体系。

（一）日常巡检与维护

参数监控：密切关注进口过滤器压差、进出口压力、流量、轴承温度（建议不超过85℃）、润滑油压力与温度、齿轮箱油温、机体振动值（位移与速度）以及电机电流。任何异常波动都可能是故障前兆。

润滑系统：定期检查润滑油油位、油质。按周期取样化验，监测粘度、水分、酸值和金属磨损颗粒含量。按时更换润滑油和滤芯。

密封系统：检查碳环密封的密封气压力和流量是否正常。对于迷宫密封，听诊有无异常气流声判断泄漏是否增大。

清洁与紧固：保持风机外表及周边清洁，定期检查地脚螺栓、进出口法兰螺栓等关键连接件的紧固情况。

（二）常见故障与修理

振动超标：

原因：转子积垢（输送气体不洁导致）、动平衡失效（部件松动或叶轮腐蚀）、对中不良（管路应力或基础变化）、轴承磨损、喘振（系统阻力突变或操作不当）。

修理：停机检查。清洁转子，重新进行现场动平衡；校正风机与电机、齿轮箱的对中；检查更换轴瓦；调整操作工况，避免喘振区。

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：检查油系统，更换润滑油，清洗油路和冷却器；测量调整轴承间隙；复核系统阻力是否正常。

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（联轴器或传动问题）、叶轮腐蚀或磨损、系统阻力计算偏差或管网泄漏。

修理：清洁或更换过滤器；测量并调整或更换气封、碳环；检查传动系统；检查叶轮状态，必要时修复或更换；排查系统管网。

气体泄漏：

原因：轴端密封（碳环或迷宫密封）磨损或损坏、壳体或接管焊缝开裂、密封气压力不足。

修理：更换碳环或修复迷宫密封齿；补焊壳体裂纹；调整密封气压力至规定值。

（三）大修注意事项

风机运行一定周期（通常为2-4年或根据状态监测决定）后，应进行解体大修。大修时需：

全面检查所有转子部件（叶轮、主轴）的尺寸、形位公差、表面状况（裂纹、腐蚀、磨损），进行无损探伤。

检查更换所有轴承、密封件、O型圈等易损件。

彻底清洗轴承箱、齿轮箱、油路系统。

转子总成重新动平衡。

大修后按规程进行单机试车和性能测试，合格后方可投入系统运行。

六、 稀土提纯中工业气体输送风机的选型与应用扩展

除了高压输送的D系列，镧及其他稀土提纯全过程涉及多种气体，需不同风机匹配：

空气输送：用于浮选（CF/CJ系列）、氧化焙烧供风、气力输送物料。选型重点在于流量与压力的匹配，以及应对可能含尘、潮湿空气的防腐防磨损设计。

惰性气体（N₂, Ar, He）输送：广泛用于还原、退火、包装等需要隔绝氧气的工序。风机选型需绝对保证密封性（优先选用碳环密封或干气密封），材料与密封材料必须与惰性气体兼容，防止任何泄漏导致工艺气氛破坏。AII或S系列双支撑风机常见于此。

工艺气体（CO₂, O₂, H₂）输送：

CO₂/O₂：可能用于特定碳酸化或氧化过程。输送氧气时，风机所有接触氧气的部件必须严格脱脂，防止油脂引燃，并选用禁油材料和氧用密封。

H₂：氢气密度小，泄漏性强，易燃易爆。输送氢气的风机对防泄漏、防静电、防爆要求极高。通常采用迷宫密封结合氮气隔离，或更先进的干气密封。电机和电气设备需符合防爆等级。

烟气与尾气输送：处理冶炼产生的烟气，风机需具备良好的耐温、耐腐蚀（如抗SOx, HF）能力。材料选择（如高镍合金）和内部防腐涂层至关重要，同时需考虑可能的气体结露和固体颗粒磨损问题。C系列多级风机经过特殊设计后常承担此任。

选型核心原则：必须明确输送气体的成分、温度、湿度、洁净度、密度、腐蚀性、毒性及爆炸极限；明确工艺所需的额定流量、进口压力、出口压力（或压升）；结合现场安装条件、控制要求和维护能力，从上述系列中选择最合适的型号，并进行必要的材料升级和密封配置。

七、 结论

在轻稀土（铈组稀土）镧的现代化、高纯化提取工艺链条中，离心鼓风机已远非简单的供气设备，而是深度融合于工艺、直接影响产品质量、能耗与安全的关键动力装备。D(La)2138-1.67型高速高压多级离心鼓风机作为应对高压大流量需求的典型解决方案，其从型号解析、设计制造到配件维护的全方位知识，是风机技术人员保障生产顺畅的必备基础。

同时，认识到稀土提纯工艺气体介质的多样性，熟练掌握从C、CF、CJ、D到AI、S、AII等各系列风机的特性与适用场合，并能根据具体气体性质（空气、惰性气、工艺气、烟气）进行精准选型与适应性改造，是风机技术走向专业化、精细化的必然要求。未来，随着稀土材料需求的增长和环保标准的提升，对风机设备的效率、可靠性、智能化监测及特种气体适应性将提出更高挑战，这也将持续推动稀土专用风机技术的创新与发展。