轻稀土(铈组稀土)镧(La)提纯风机D(La)608-1.57技术解析与工业气体输送风机综合说明

作者：王军（139-7298-9387）

关键词：轻稀土提纯 镧(La)提纯风机 D(La)608-1.67 离心鼓风机 风机配件 风机维修 工业气体输送 稀土矿选矿

一、稀土矿提纯离心鼓风机技术概述

在稀土矿冶炼与提纯工艺中，离心鼓风机作为关键的气体输送与增压设备，其性能直接影响到生产效率和产品质量。特别是对于轻稀土（铈组稀土）中的镧(La)元素提纯，需要风机在特定压力、流量和介质条件下稳定运行。我国的稀土提纯风机经过多年发展，已形成多个专用系列，包括"C(La)"型系列多级离心鼓风机、"CF(La)"型系列专用浮选离心鼓风机、"CJ(La)"型系列专用浮选离心鼓风机、"D(La)"型系列高速高压多级离心鼓风机、"AI(La)"型系列单级悬臂加压风机、"S(La)"型系列单级高速双支撑加压风机以及"AII(La)"型系列单级双支撑加压风机等。这些风机可根据工艺要求输送空气、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)及混合无毒工业气体。

离心鼓风机在稀土提纯中的应用主要集中在几个关键环节：浮选工序的气体供给、浸出过程的氧化/还原气体输送、萃取分离的惰性气体保护、以及高温焙烧的助燃空气供给等。不同工艺环节对风机的参数要求差异显著，需要针对性地选择风机类型和配置。

二、D(La)608-1.57型高速高压多级离心鼓风机详解

1. 型号解读与技术参数

"D(La)608-1.57"是该型风机的完整型号标识，其含义如下：

"D"：代表D系列高速高压多级离心鼓风机，该系列专为高压小流量工况设计，采用多级叶轮串联结构，转速通常达到每分钟数千至上万转。

"La"：表示该风机专门针对镧(La)元素的提纯工艺进行了优化设计，包括材料选择、密封方式和流道设计都考虑了镧提纯的特殊要求。

"608"：表示风机在标准进气状态下的流量为每分钟608立方米。这是风机设计和选型的基础参数，实际运行流量会随系统阻力和进气条件变化。

"1.57"：表示风机出口压力为1.57个大气压（表压约0.57kgf/cm²或约56kPa）。需要注意的是，该型号标注中没有使用"/"符号，这表明风机进气口压力为标准大气压（即1个大气压）。如果有"/"符号，如"D(La)608/0.2-1.57"则表示进气压力为0.2个大气压。

该风机的基本性能曲线遵循离心式风机的通用特性：在恒定转速下，压力随流量增加而减小，功率随流量增加而增加。其设计点通常选择在效率最高区域，以确保经济运行。

2. 结构特点与工作原理

D(La)608-1.57型风机采用多级离心式结构，通常包含3-6个叶轮串联安装在同一主轴上。气体从进气室进入第一级叶轮，在高速旋转的叶轮中获得动能和压力能，随后进入扩压器将部分动能转化为压力能，然后进入下一级叶轮继续增压。这种多级串联设计使得单台风机能够获得较高的压比，而无需极高的单级叶轮周速。

该风机的转速通常在8000-15000转/分钟范围内，由电动机通过增速齿轮箱驱动。高速设计使得风机结构紧凑，但同时对转子动力学平衡、轴承性能和密封技术提出了更高要求。对于镧提纯工艺，风机内部过流部件通常采用不锈钢或特殊涂层处理，以防止稀土化合物对材料的腐蚀和磨损。

3. 在镧提纯工艺中的应用

在轻稀土镧的提纯过程中，D(La)608-1.57型风机主要应用于以下几个环节：

浮选工序：在镧矿的初步富集阶段，需要稳定的气流产生气泡，使含镧矿物与脉石分离。风机提供的气体流量和压力稳定性直接影响浮选效果和回收率。

焙烧过程：某些镧精矿需要焙烧处理以改变矿物结构或去除杂质，风机在此过程中提供助燃空气或控制炉内气氛。

气体保护：在湿法冶炼的某些阶段，需要惰性气体（如氮气、氩气）保护以防止产品氧化，风机用于输送和增压这些保护气体。

废气处理：提纯过程中产生的废气需要收集和处理，风机用于废气输送系统。

该型号风机之所以适合镧提纯，是因为其提供的压力范围（1.57大气压）正好满足大多数镧提纯工艺的气体压力需求，而608立方米/分钟的流量也能适应中小规模生产线的气体消耗量。同时，多级设计使得风机在部分负荷下仍能保持较高效率，适应生产负荷的波动。

三、风机关键配件技术说明

1. 风机主轴

D(La)608-1.57型风机的主轴是转子的核心部件，承担传递扭矩、支撑叶轮和保持转子动态平衡的重要功能。主轴通常采用高强度合金钢（如40CrNiMoA）锻造而成，经过调质热处理获得良好的综合机械性能。主轴的设计必须满足以下要求：

强度要求：能够承受工作转速下的离心力、传递扭矩产生的剪切应力以及转子自重引起的弯曲应力。强度计算通常采用第三强度理论（最大剪应力理论）进行校核。

刚度要求：主轴必须有足够的弯曲刚度，以确保转子在最高工作转速下的一阶临界转速至少高于工作转速的25%（即刚度安全系数不小于1.25），避免共振。

加工精度：主轴与叶轮、齿轮、轴承配合的部位需要精密加工，通常要求圆柱度误差不超过0.01毫米，表面粗糙度Ra值不高于0.8微米。

对于稀土提纯应用，主轴表面可能需要特殊的防腐涂层，如喷涂陶瓷涂层或镀硬铬，以抵抗工艺气体中可能含有的腐蚀性成分。

2. 风机轴承与轴瓦

D(La)608-1.57型风机通常采用滑动轴承（轴瓦），因为滑动轴承在高速重载条件下具有更好的稳定性和更长的使用寿命。轴瓦材料多为巴氏合金（锡锑铜合金），这种材料具有良好的嵌入性和顺应性，即使有微小杂质进入轴承间隙也不易造成严重损伤。

轴瓦设计要点：

轴承间隙通常控制在轴径的0.001-0.002倍，需要精确计算以确保形成稳定的油膜。

润滑油采用强制循环方式供给，油压和油温需要严格监控。油膜压力分布遵循雷诺方程，最小油膜厚度应大于两表面粗糙度之和的3倍以上。

轴承座上通常安装振动和温度传感器，实时监测轴承运行状态。

3. 风机转子总成

转子总成包括主轴、叶轮、平衡盘、推力盘和联轴器等部件。叶轮是转子的关键部件，D(La)608-1.57型风机采用后弯式叶片设计，叶片数通常为12-16片，这种设计效率较高且性能曲线相对平坦。

动平衡要求：转子组装后必须进行高速动平衡校正，平衡精度通常要求达到G2.5级（根据ISO1940标准），即在最高工作转速下，剩余不平衡量引起的振动速度不超过2.5毫米/秒。不平衡量计算基于质量矩平衡原理，通过在特定平面上添加或去除质量来实现。

4. 密封系统

气封与碳环密封：在多级离心鼓风机中，级间密封和轴端密封至关重要。D(La)608-1.57型风机通常采用迷宫密封与碳环密封组合的方式。迷宫密封通过一系列环形齿隙形成流动阻力，减少气体泄漏；碳环密封则利用碳材料的自润滑性和弹性，紧密贴合轴表面实现密封。

油封：防止润滑油从轴承箱泄漏。通常采用双唇骨架油封或机械密封，材料为氟橡胶或聚四氟乙烯，耐高温和耐腐蚀。

5. 轴承箱

轴承箱不仅是轴承的支撑件，也是润滑油路的组成部分。设计要点包括：

足够的刚度和强度，防止在负载下变形影响轴承对中。

合理的润滑油通道设计，确保各润滑点供油充足。

良好的散热结构，防止轴承温度过高。

密封可靠，防止润滑油泄漏和外部污染物进入。

四、风机维护与修理要点

1. 日常维护

振动监测：定期检测轴承座振动值，建议采用振动速度有效值（毫米/秒）作为评价指标。通常要求≤4.5毫米/秒为优良，≤7.1毫米/秒为合格，超过11.2毫米/秒需停机检查。振动频谱分析有助于早期发现不平衡、不对中、轴承磨损等故障。

温度监控：轴承温度一般不超过75℃，润滑油进油温度控制在35-45℃，出油温度不超过65℃。温度异常升高往往是故障的前兆。

润滑油管理：定期检查润滑油品质，每半年至少取样化验一次，检测粘度、水分、酸值和杂质含量。润滑油更换周期通常为8000-10000运行小时或每年一次。

2. 定期检修

小修（每运行4000-6000小时）：

检查并紧固所有连接螺栓

清洁润滑油过滤器，更换滤芯

检查联轴器对中情况，调整对中偏差（要求径向偏差≤0.05毫米，角度偏差≤0.05毫米/100毫米）

检查密封件状况，更换磨损的密封

中修（每运行16000-24000小时）：

包括所有小修内容

拆检轴承，测量轴瓦间隙和接触情况

检查叶轮磨损和腐蚀情况，必要时进行表面修复

清洁风机内部流道，检查有无结垢和腐蚀

校验所有仪表和传感器

大修（每运行48000-72000小时）：

包括所有中修内容

转子总成全面拆检，重新进行动平衡

检查主轴直线度、表面损伤情况

检查齿轮箱齿轮啮合情况

更换所有易损件和接近使用寿命的部件

3. 常见故障处理

振动超标：

如果振动频率为1倍转频，主要原因为转子不平衡，需重新做动平衡。

如果振动频率为2倍转频，主要原因为对中不良，需重新调整对中。

如果振动频谱中出现高频成分，可能为轴承损坏或气流激振。

轴承温度过高：

检查润滑油供应是否正常，油压、油温是否在规定范围。

检查轴承间隙是否过小，巴氏合金层是否有脱落或磨损。

检查轴承负载是否过大，管道力是否传递到风机上。

风量风压不足：

检查进口过滤器是否堵塞，进气条件是否改变。

检查叶轮磨损情况，特别是叶片出口边缘。

检查密封间隙是否过大，导致内泄漏增加。

检查转速是否达到额定值。

异响：

如果有周期性的敲击声，可能为转子与静止件摩擦。

如果有连续的高频嘶叫声，可能为密封处泄漏。

如果有不规则的撞击声，可能为内部有异物或叶片松动。

对于稀土提纯工艺中使用的风机，特别需要注意工艺气体成分变化对风机的影响。如气体中含有腐蚀性成分，会加速叶轮和流道的腐蚀；如含有粉尘，会造成叶轮磨损和积垢。需要根据实际情况缩短检查周期。

五、工业气体输送风机的特殊考虑

稀土提纯过程中需要输送多种工业气体，不同气体对风机的要求差异显著：

1. 氧气(O₂)输送

氧气是强氧化剂，与油脂接触可能引发燃烧甚至爆炸。输送氧气的风机必须：

彻底脱脂处理，所有部件清洗至无油状态

采用防静电设计和材料，防止静电积聚

密封材料采用氟橡胶或聚四氟乙烯等不易与氧反应的材质

严格控制轴承温度，设置多道温度保护

2. 氢气(H₂)输送

氢气密度小、易泄漏、爆炸范围宽（4%-75%体积浓度）。氢气输送风机需要：

极高的密封要求，通常采用干气密封或双端面机械密封

防爆设计，包括防爆电机和防爆电气仪表

壳体设计考虑氢脆现象，选用抗氢脆材料

设置氢气泄漏检测报警装置

3. 惰性气体（氮气N₂、氩气Ar等）输送

惰性气体本身化学性质稳定，但可能用于易燃易爆环境，因此风机仍需：

防止外部空气进入系统，保持系统正压

考虑气体纯度要求，选择合适的密封方式避免污染

对于高纯度气体，内表面需要进行特殊处理（如电解抛光）以减少气体吸附

4. 腐蚀性气体（如含氟、氯的工业烟气）输送

过流部件采用耐腐蚀材料，如哈氏合金、蒙乃尔合金或衬氟处理

加强密封防止气体外泄

考虑气体冷凝可能造成的腐蚀，采取保温或加热措施

定期检查腐蚀情况，特别是焊缝和应力集中区域

5. 气体参数变化对风机性能的影响

当输送气体不是空气时，风机性能会发生变化，需要进行换算：

风量基本不变（体积流量）

压力与气体密度成正比，密度变化时压力按比例变化

功率与气体密度成正比

转速不变时，气体分子量改变会影响风机压力-流量曲线

换算公式：当气体密度从ρ₁变为ρ₂时，风机压力从P₁变为P₂= P₁×(ρ₂/ρ₁)，功率从N₁变为N₂= N₁×(ρ₂/ρ₁)。

六、不同系列风机在稀土提纯中的选型建议

1. C(La)系列多级离心鼓风机

适用于中等压力、较大流量的场合，如浮选工序的主供气风机。压力范围通常为0.5-3.0 kgf/cm²，流量范围广，效率较高，维护相对简单。

2. CF(La)和CJ(La)系列浮选专用风机

专门针对浮选工艺特点优化，具有性能曲线陡峭、在小流量区不易喘振的特点。通常采用双进气设计，结构紧凑，特别适合空间受限的选矿厂。

3. AI(La)系列单级悬臂加压风机

结构简单，维护方便，适用于压力要求不高（通常低于1.2 kgf/cm²）但流量稳定的场合。由于是悬臂结构，不适合输送密度大或含尘气体。

4. S(La)系列单级高速双支撑风机

转速高，单级即可获得较高压力，结构紧凑。采用双支撑结构，转子稳定性好，适合输送清洁气体。

5. AII(La)系列单级双支撑加压风机

兼顾了单级风机的简单性和双支撑结构的稳定性，是通用性较强的机型，适合多种工艺环节。

6. D(La)系列高速高压多级离心鼓风机（如D(La)608-1.57）

如前所述，适合高压小流量工况，是镧提纯后期工序和特殊工艺环节的理想选择。

选型基本原则：

确定工艺所需的气体流量、进出口压力、气体成分和温度

计算风机所需全压和轴功率，考虑安全系数（通常流量取1.1倍，压力取1.15倍）

根据气体性质选择合适的风机系列和材料

考虑运行调节要求，确定是否需加装变频器或进口导叶

评估安装环境，包括空间限制、基础条件和环境温度

考虑全生命周期成本，包括能耗、维护成本和可靠性

七、结论

轻稀土镧提纯工艺对离心鼓风机有着特殊而严格的要求，D(La)608-1.57型高速高压多级离心鼓风机作为专门针对这一需求设计的设备，在结构、材料和性能上都进行了优化。正确理解风机型号含义，掌握关键配件技术要点，实施科学的维护修理策略，是保证风机长期稳定运行的基础。

同时，稀土提纯过程中涉及多种工业气体的输送，需要根据气体特性选择合适的风机系列和配置，采取相应的安全措施。随着稀土产业向精细化、高纯化发展，对风机的可靠性、调节精度和适应性提出了更高要求，未来风机技术将更加注重智能监控、高效节能和材料创新。

作为风机技术人员，我们不仅要熟悉设备本身，还要深入理解工艺需求，才能为稀土提纯生产提供最合适的气体输送解决方案，助力我国稀土产业的高质量发展。