轻稀土(铈组稀土)镧(La)提纯风机：D(La)756-3.5型离心鼓风机技术、配件与维修及工业气体输送应用专论

作者：王军（139-7298-9387）

关键词：轻稀土提纯 铈组稀土 镧(La) 离心鼓风机 D(La)756-3.5 风机配件 风机修理 工业气体输送 多级离心鼓风机

引言

在稀土湿法冶金与分离提纯工业中，尤其是针对轻稀土（铈组稀土）中镧(La)等关键元素的萃取、分离与提纯工艺，高效、稳定、可靠的流体输送与气体加压设备是保障工艺流程连续性、产品纯度及经济效益的核心装备之一。离心鼓风机作为提供工艺气体动力（如空气、特定工艺气体）的关键设备，其性能直接影响到反应效率、萃取分离效果及系统能耗。本文立足风机技术工程实践，聚焦于轻稀土（铈组稀土）镧(La)提纯工艺中广泛应用的高速高压多级离心鼓风机，以其典型型号D(La)756-3.5为核心，系统阐述其技术基础、型号含义、关键配件构成、维护修理要点，并延展探讨针对不同工业气体的风机选型与应用考量，以期为行业同仁提供详实的技术参考。

一、 稀土提纯工艺与离心鼓风机的作用概述

轻稀土（铈组稀土）主要包括镧(La)、铈(Ce)、镨(Pr)、钕(Nd)等元素，其分离提纯常采用溶剂萃取法、离子交换法等。在这些工艺中，离心鼓风机主要承担以下关键任务：

氧化/反应气体供给：在焙烧、氧化等工序中，输送空气或氧气，为稀土化合物的转化提供氧化气氛。

气力搅拌与曝气：在萃取槽、反应釜中，通过鼓入气体（如空气、氮气）进行搅拌，强化传质过程，或为特定生物/化学过程提供所需气体环境。

流化与输送：在流化床干燥或气力输送系统中，提供稳定气流。

工艺气体循环与加压：在封闭或半封闭工艺回路中，对二氧化碳(CO₂)、氮气(N₂)、氢气(H₂)等工艺气体进行循环与加压。

浮选工艺专用：在稀土矿的浮选预处理阶段，为浮选机提供所需空气，形成气泡以分离矿物。

为满足上述多样化的工艺需求，发展出了系列化的离心鼓风机产品，如“C(La)”型系列多级离心鼓风机（通用中低压）、“CF(La)”与“CJ(La)”型系列专用浮选离心鼓风机、“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、“AII(La)”型系列单级双支撑加压风机，以及适用于更高压力需求的“D(La)”型系列高速高压多级离心鼓风机。

二、 核心型号解析：D(La)756-3.5型高速高压多级离心鼓风机

D(La)756-3.5是该系列中适用于中等流量、较高压力工况的代表性型号，其型号标识遵循统一的规则，具有明确的工程含义：

“D”：表示风机属于“D系列高速高压多级离心鼓风机”。该系列风机通常采用多级叶轮串联结构，通过齿轮箱增速，使转子工作在高速状态（通常可达每分钟数万转），从而在单台设备上实现较高的压升，特别适用于需要突破1.8个大气压以上直至更高出口压力的工艺环节。

“(La)”：标识此风机设计优化或常用于镧(La)相关的稀土提纯工艺流程，意味着在材料选择、密封形式、耐腐蚀处理等方面可能考虑了该工艺环境的特定要求。

“756”：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%）下的额定体积流量，单位为立方米每分钟。因此，D(La)756-3.5的额定流量为每分钟756立方米。这是选型时匹配工艺气体需求量的核心参数。

“-3.5”：表示风机出口的绝对压力为3.5个标准大气压（绝压）。这意味着风机提供的压升为出口压力减去进口压力。根据型号标注规则，如果没有“/”符号分隔进口压力信息，则默认风机进口压力为1个标准大气压（绝压）。因此，D(La)756-3.5的出口压力为3.5 atm（绝压），其提供的压升（升压）为 3.5 - 1 = 2.5个大气压（约为0.25 MPa表压）。若型号表示为“D(La)756/0.8-3.5”，则“/0.8”表示进口压力为0.8个大气压（绝压），此时压升为3.5 - 0.8 = 2.7个大气压。

该型号风机的性能曲线（压力-流量曲线、功率-流量曲线、效率-流量曲线）呈典型的多级离心特征：在额定转速下，压力随流量增大而平稳下降；存在一个最高效率点，选型时应尽可能使工况点靠近此区域。其功率消耗可通过“风机有效功率等于流量乘以压升再除以效率”的中文描述公式进行估算，即：风机轴功率 ≈ （体积流量 × 压升） / 风机全压效率。实际驱动电机功率需考虑机械传动损失和安全系数。

三、 D(La)型系列风机关键配件详解

D(La)756-3.5等高速高压多级风机的长期稳定运行，依赖于其精密的核心配件。以下对主要配件进行说明：

风机主轴：作为整个转子系统的核心承载与动力传递部件，通常采用高强度合金钢（如40CrNiMoA）锻造而成，经过调质处理以获得优异的综合机械性能。主轴需具有极高的刚性、弯曲和扭转强度，精密的尺寸公差和形位公差（特别是安装轴承、叶轮和齿轮的部位），以及优良的动平衡适应性。其临界转速必须远高于工作转速，避免发生共振。

风机转子总成：这是风机做功的核心旋转部件。由主轴、多级叶轮（通常为闭式或半开式精密铸造）、定距套、平衡盘（用于平衡部分轴向力）、锁紧螺母等组成。每级叶轮都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），整体转子总成完成后还需进行高速动平衡，确保在工作转速下振动值极小。叶轮型线设计直接关系到风机效率、压力和流量特性。

风机轴承与轴瓦：高速高压多级风机常采用滑动轴承（轴瓦）而非滚动轴承。轴瓦通常为剖分式，衬里材料为高性能巴氏合金（如锡锑轴承合金），具有良好的嵌藏性、顺应性和抗胶合能力。轴承润滑至关重要，采用强制循环油润滑系统，油膜不仅起润滑作用，还起到阻尼减振和冷却作用。轴承间隙需根据轴径、转速、载荷精确计算和装配。

密封系统：是防止气体泄漏和油污染的关键。

气封与碳环密封：在叶轮轮盖和机壳之间，以及级间，设置迷宫密封或碳环密封。碳环密封由多个分裂式石墨环组成，具有自润滑、耐高温、低摩擦和良好的密封性能，尤其适合不允许有油污染或介质特殊的工况。在D(La)756-3.5输送某些工艺气体时，碳环密封是优选。

油封：位于轴承箱两端，防止润滑油外泄。常采用复合唇封、机械密封或迷宫油封，确保在高速下有效密封。

轴承箱：用于安装和支撑主轴轴承，形成稳定的润滑油腔。箱体需有足够的刚性和散热面积，内部油路设计合理，确保润滑油能均匀、充分地供应到轴瓦表面。通常集成了温度、振动监测传感器的接口。

齿轮箱（对于齿轮增速型）：将电机转速提升至风机工作转速。齿轮采用高精度硬齿面齿轮，传动平稳，噪音低，效率高。齿轮箱有自己的润滑系统和监控装置。

机壳与隔板：多级风机机壳通常是水平剖分式，便于安装检修。内部隔板将各级叶轮分隔，形成扩压器、回流器等气流通道，引导气体逐级增压。材质根据输送气体性质选择，腐蚀性工况需采用不锈钢或进行内壁防腐处理。

四、 风机常见故障与修理要点

针对D(La)756-3.5这类高速设备，预防性维护和精准修理至关重要。

振动超标：最常见故障。原因包括：转子动平衡破坏（叶轮结垢、磨损、部件松动）、对中不良、轴承磨损（轴瓦间隙增大、巴氏合金脱落）、轴弯曲、基础松动或共振。修理：需停机检查，重新进行转子动平衡校正；检查并调整机组对中；检查轴瓦，必要时刮研或更换；检查主轴直线度。

轴承温度高：原因：润滑油油质不佳、油量不足、油路堵塞、冷却不良；轴瓦刮研不良，接触面积不够或间隙不当；负载过大。修理：检查润滑系统，更换合格润滑油，清洗油路；检查轴瓦接触斑点，重新刮研至要求；检查工艺系统是否超压运行。

风量或压力不足：原因：进气过滤器堵塞；密封间隙（尤其是级间密封、碳环密封）磨损过大，内泄漏严重；转速未达到额定值（如皮带打滑、频率不足）；叶轮腐蚀或磨损严重。修理：清洗或更换滤芯；检查并更换磨损的密封件（如碳环）；检查驱动系统；检查叶轮，严重磨损需修复或更换。

异常噪音：可能来自轴承损坏、齿轮啮合不良、转子与静止件摩擦（扫膛）、喘振。需结合振动分析判断，针对性修理。

气体泄漏：外部泄漏多发生在法兰、密封处，紧固或更换密封垫。内部泄漏（级间、轴端）需检查并更换相应的迷宫密封或碳环密封组件。

大修流程一般包括：停机置换→解体→各部件清洗检查→测量关键尺寸（如轴瓦间隙、叶轮口环间隙、轴弯曲度）→更换损坏件（密封、轴瓦等）→回装→精确对中→油系统冲洗→单机试车→联动试车。大修后性能应恢复至原设计指标的90%以上。

五、 输送不同工业气体的风机技术考量

稀土提纯工艺中，风机输送的介质远不止空气。针对不同工业气体，D(La)系列及其他系列风机的选型与设计需特殊考量：

共性选型基础：首先需明确气体的物性参数：密度、绝热指数、爆炸极限、毒性、腐蚀性、洁净度等。风机的压力、功率与气体密度成正比，选型时必须按实际工况密度换算。流量也需按工况状态确定。

空气：最常用介质。按标准空气选型，注意环境条件（海拔、温度）对密度的影响。

工业烟气：可能含有腐蚀性成分、粉尘、水分。需考虑机壳、叶轮材料的耐腐蚀性（如采用不锈钢316L），设置有效的进气过滤和除尘装置，必要时机壳加衬或涂层。密封需防腐蚀、防磨损。

二氧化碳(CO₂)、氮气(N₂)、氩气(Ar)：惰性气体。密度与空气不同，需重新计算性能。注意CO₂在高浓度下可能对某些材料有腐蚀性，且密度大于空气，风机轴功率会增大。输送高纯度气体时，对密封（常用碳环密封）和润滑油污染控制要求极高，防止油蒸汽进入气体。

氧气(O₂)：强助燃剂。绝对禁止油脂！风机所有与氧气接触的部件必须严格脱脂清洗。轴承箱密封必须绝对可靠，防止润滑油渗入。通常采用氮气隔离密封或特殊的无油润滑结构。叶轮、机壳需用禁铜材料，防止高速摩擦产生火花。材料选择需考虑“氧兼容性”。

氦气(He)、氖气(Ne)：惰性稀有气体，通常密度很低（He极轻）。输送轻气体时，风机所需压升的功耗相对空气小，但叶轮型线可能需要特殊设计以达到高效。密封要求高，防止贵重气体泄漏。

氢气(H₂)：密度极小，爆炸范围宽，渗透性强。风机设计需特别注重防爆（防爆电机、仪表），结构上防止静电积聚。密封是难点，需采用特殊的干气密封或高性能碳环密封组合，严格控制泄漏。材料需考虑氢脆可能性。

混合无毒工业气体：需提供准确的混合比例和物性参数进行性能换算。根据其中最具腐蚀性或特殊性的成分确定材料兼容性。

对于上述特殊气体，除了D(La)系列，也可能根据压力流量需求选用AI(La)（单级悬臂，紧凑）、S(La)（单级高速，高压力比）、AII(La)（单级双支撑，稳定）等系列。浮选专用则首选CF(La)或CJ(La)系列，它们针对大量低压空气需求优化，可靠性高。

结论

在轻稀土（铈组稀土）镧(La)提纯这一精密的现代化工过程中，离心鼓风机扮演着无可替代的“肺”和“心脏”角色。深刻理解如D(La)756-3.5这样的核心设备的技术内涵，熟练掌握其关键配件的性能与维护修理技术，并能够根据输送工业气体的特殊性进行精准选型与适配，是保障生产线稳定、高效、安全运行的关键。随着稀土材料战略地位的不断提升，对配套风机技术也提出了更高要求，未来在高效节能、智能控制、材料与密封技术突破、特殊介质适应性等方面将持续深化发展。作为风机技术人员，我们需不断更新知识，紧密贴合工艺需求，为稀土工业的进步提供坚实的装备支撑。