轻稀土(铈组稀土)镧(La)提纯离心鼓风机基础知识与应用

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)203-1.32、风机配件、风机维修、工业气体输送

引言

在稀土冶炼与提纯工业中，尤其是针对轻稀土（铈组稀土）中镧(La)等关键元素的分离与提纯，高效、稳定、可靠的流体输送与气体加压设备是工艺流程的核心保障。离心鼓风机作为提供精确风压与流量的关键动力设备，其性能直接影响着萃取、浮选、煅烧等环节的效率和产品质量。本文将结合行业应用，系统阐述用于镧(La)提纯的离心鼓风机基础知识，并以D(La)203-1.32型号风机为例进行深度解析，同时对其核心配件、维护修理要点，以及输送各类工业气体的特殊考量进行说明，旨在为同行提供一份实用的技术参考。

第一章：稀土提纯工艺与离心鼓风机选型概述

轻稀土（铈组稀土）的提纯是一个复杂的物理化学过程，通常涉及焙烧、酸溶、萃取、结晶等多个单元操作。在这些工序中，需要鼓风机输送空气、惰性保护气（如氮气、氩气）或特定工艺气体（如二氧化碳），以提供氧化或还原氛围、物料流态化动力、或作为气力输送介质。不同的工艺段对气体的压力、流量、洁净度及防爆特性有截然不同的要求。

因此，风机选型至关重要。行业内针对稀土提纯开发了多个专用系列，主要包括：

“C(La)”型系列多级离心鼓风机：适用于中等压力、大流量的稳定供气场景，如物料干燥风送。

“CF(La)”与“CJ(La)”型系列专用浮选离心鼓风机：专门为浮选工序优化设计，注重气流的平稳性与微气泡生成特性，对压力波动控制要求高。

“AI(La)”型系列单级悬臂加压风机：结构紧凑，适用于中低压、洁净气体的加压输送。

“S(La)”型系列单级高速双支撑加压风机与“AII(La)”型系列单级双支撑加压风机：转子稳定性更好，适用于转速较高或叶轮较重的场合，可输送多种气体。

“D(La)”型系列高速高压多级离心鼓风机：本文重点机型所属系列。采用多级叶轮串联，通过高速旋转逐级增压，能提供显著高于单级风机的出口压力，特别适用于需要穿透较高阻力工艺设备（如高压反应釜、深层过滤床）或进行远距离气体输送的镧提纯关键工段。

第二章：核心机型详解:D(La)203-1.32高速高压多级离心鼓风机

1. 型号解读
型号“D(La)203-1.32”蕴含了该风机的核心性能参数：

“D”：代表风机属于D系列，即高速高压多级离心鼓风机。

“(La)”：明确此风机专为轻稀土元素镧(La)的提纯工艺流程设计与优化，在材料选择、密封形式、防腐处理等方面可能有特定考量。

“203”：表示风机在标准进气状态下的额定流量为每分钟203立方米。这是选型的关键依据，需匹配工艺流程的实际气耗。

“-1.32”：表示风机出口法兰处的气体压力为1.32个标准大气压（表压约为0.32公斤力/平方厘米）。此压力值是风机克服管网系统阻力、满足工艺反应所需压力的能力体现。根据命名规则，此型号未包含“/”符号，故其进口压力默认为1个标准大气压（绝压）。若标注为“D(La)203-1.0/1.32”，则表明进口压力为1.0个大气压，出口压力为1.32个大气压。

2. 设计与性能特点

结构原理：D系列风机采用一根风机主轴上串联多个闭式高效叶轮，每个叶轮及其配套的扩压器、回流器构成一个“级”。气体每经过一级，压力和速度得到一次提升。通过多级累积，最终在出口达到设计压力。其核心公式可简述为：风机产生的理论压力升，与叶轮圆周速度的平方成正比，与气体密度成正比。因此，提高转速和优化叶轮直径是获得高压的关键。

性能匹配：D(La)203-1.32的流量与压力参数，通常经过严格计算，旨在匹配镧提纯生产线中诸如高压气体吹扫、强制氧化反应器等特定设备的阻力特性曲线，确保风机在高效区内运行，实现节能与稳定。

驱动方式：通常采用变频电机或通过增速齿轮箱驱动，以实现主轴的高转速（可达每分钟数万转），这是获得高压的必要条件。

第三章：风机核心配件系统解析

一台高性能的多级离心鼓风机是其精密配件协同工作的结果。以D(La)203-1.32为例，其主要配件系统包括：

1. 转子总成：这是风机的“心脏”。由风机主轴、各级叶轮、平衡盘、联轴器部件等组成。叶轮通常采用高强度铝合金或不锈钢精密铸造或铣制，并经动平衡校正至极高精度（通常要求达到G2.5级或更高），以确保高速下的平稳运行。

2. 轴承与润滑系统：

风机轴承与轴瓦：D系列高压高速风机常采用滑动轴承（即轴瓦）。轴瓦内衬巴氏合金，在油膜的支撑下运行，具有承载能力强、阻尼性能好、适于高速的优点。轴承箱的设计需保证润滑油路的通畅，形成稳定的动压油膜。

轴承箱：作为轴承的载体和润滑油腔，其刚性和冷却设计至关重要。必须保证良好的散热，防止油温过高导致油膜破裂或轴承合金失效。

3. 密封系统：这是防止气体泄漏和油污进入流道的关键，尤其在输送贵重、有害或高纯度工业气体时。

气封与油封：在机壳内部级间和轴端，会设置迷宫密封等气封结构，利用多道曲折间隙增大流动阻力，减少内部气体窜漏。在轴承箱与轴之间，则采用油封（如骨架油封）防止润滑油外泄。

碳环密封：在输送某些特殊气体（如氢气、氧气）或要求零污染的场景，碳环密封是更高级的选择。它由多组弹簧加载的碳环组成，与轴保持极小的间隙，具有自润滑、耐磨损、泄漏量极小的特点，能有效保障工艺气体的纯度和安全。

4. 壳体与隔板：风机外壳（蜗壳）和内部的隔板（安装扩压器、回流器）共同构成了气体的流道。它们需要有足够的强度承受压力，优良的型线设计以减少流动损失，并根据输送气体性质选择相应的防腐材质。

第四章：风机维护、修理与故障诊断

对D(La)203-1.32这类精密设备的预防性维护和及时修理是保障生产连续性的生命线。

1. 日常巡检与维护：

振动与温度监测：每日监测轴承箱振动值和温度。振动超标往往是转子不平衡、对中不良或轴承磨损的征兆；轴承温度异常升高可能预示润滑不良或磨损加剧。

润滑管理：定期检查润滑油油位、油质，按规定周期换油。确保润滑油滤清器清洁，油路无阻塞。

密封检查：观察气封、油封处是否有异常泄漏。轻微渗油是允许的，但若出现滴漏或气体明显外泄，需计划停机检修。

性能监测：记录进出口压力、流量、电机电流，与初始性能曲线对比，效率下降可能意味着内部流道积垢、密封间隙过大。

2. 常见故障与修理：

振动过大：首先检查对中情况。若排除对中问题，需拆检转子总成，进行现场或出厂动平衡校正。检查轴瓦磨损情况，如巴氏合金层出现疲劳剥落、划伤或磨损超差，需重新刮研或更换。

轴承温度高：检查润滑系统（油泵、冷却器、过滤器），清洗油路。测量轴瓦间隙，间隙过小或过大均会引起温升异常，需按说明书标准调整或更换。

风量或压力不足：检查进口过滤器是否堵塞。内部原因可能是碳环密封或迷宫密封磨损导致级间或轴端内泄漏过大，需解体测量间隙并更换磨损件。叶轮流道结垢也会降低性能，需化学或物理清洗。

异响：可能是转子与静止件发生摩擦（如密封刮擦）、轴承损坏或齿轮箱（如有）故障。需立即停机，解体排查。

气体泄漏：轴端外部泄漏多因油封或碳环密封失效，需更换。内部泄漏影响性能，需检查并更换各级密封件。

3. 大修要点：风机运行一定周期后（通常按小时计），应进行计划性大修。包括全面解体，清洗所有部件；无损探伤检查风机主轴；详细测量所有密封间隙、轴承间隙；检查叶轮有无腐蚀或裂纹；更换所有密封件和易损件；重新组装后进行整体动平衡和机械运转试验。

第五章：输送不同工业气体的特别考量

D(La)203-1.32及其同系列风机设计上可适配多种气体，但输送介质改变时，必须进行重新核算和可能的结构调整：

1. 气体性质的影响：

密度：风机的压力能力与气体密度成正比。输送密度远小于空气的氢气(H₂)、氦气(He)时，在相同转速和结构下，出口压力会大幅下降，可能需要提高转速或重新选型。反之，输送密度大的气体，需校核电机功率是否足够。

腐蚀性：输送工业烟气、湿二氧化碳(CO₂)等含腐蚀成分的气体，与气体接触的部件（叶轮、壳体、密封）需升级为不锈钢或更高级别的耐蚀材料。

危险性：输送氧气(O₂)时，必须彻底去除流道内的油脂，所有部件需做脱脂处理，并使用禁油材料和特殊密封，防止燃爆。输送氢气(H₂)时，重点考虑其高渗透性，需采用碳环密封等高效密封，并确保防爆设计。

纯度与清洁度：输送氩气(Ar)、氮气(N₂)等保护气用于高纯镧生产时，风机内部清洁度要求极高，且密封必须保证外界空气不向内泄漏污染气体。

2. 密封系统的特殊选择：

对于氦气(He)、氖气(Ne)等贵重惰性气体，为减少损失，优先选用碳环密封。

对于氢气，同样推荐碳环密封，并配合安全的泄漏导排装置。

对于允许少量润滑剂微渗的普通空气或氮气，采用成熟的迷宫密封配合骨架油封可能更具经济性。

3. 性能换算：当风机从输送空气改为输送其他气体时，其流量、压力、轴功率均会变化。必须依据风机相似定律进行换算，核心是考虑气体密度、绝热指数等的差异。换算公式的核心思想是：体积流量近似不变，压力与气体密度成正比，轴功率也与气体密度成正比。必须基于新的气体参数重新核算，确保电机功率、材料强度和密封形式均满足要求。

结论

在轻稀土镧(La)的精细化提纯领域，D(La)203-1.32型高速高压多级离心鼓风机代表了为特定工艺流程深度定制的高端流体装备。深入理解其型号含义、掌握其以转子总成、轴瓦轴承、碳环密封等为核心的关键配件系统，并实施科学的维护与精准的修理，是保障其长效稳定运行的基础。同时，面对空气、氮气、氢气、氧气等多种工业气体的输送需求，必须严谨考量气体物性对风机性能、材料及安全提出的特殊要求，进行正确的选型、适配与改造。唯有将风机技术与工艺需求深度融合，才能充分发挥装备效能，为提升我国稀土战略性资源的高质化利用水平提供坚实动力。