轻稀土(铈组稀土)镧(La)提纯风机之D(La)618-1.67型离心鼓风机基础知识详解

作者：王军（139-7298-9387）

关键词：轻稀土提纯，铈组稀土，镧，离心鼓风机，D(La)618-1.67，风机配件，风机修理，工业气体输送，轴瓦，碳环密封

摘要

在稀土矿，尤其是轻稀土（铈组稀土）的湿法冶金提纯工艺中，各类离心鼓风机扮演着至关重要的角色。它们为萃取分离、氧化焙烧、尾气处理等多个关键工序提供稳定、可靠的气体动力。本文旨在系统阐述应用于镧（La）元素提纯流程的专用离心鼓风机基础知识，重点剖析D(La)618-1.67型高速高压多级离心鼓风机的技术内涵。文章将从稀土提纯工艺对风机的特殊要求切入，详细解读该型号的含义及其在镧提纯流程中的定位；进而深入剖析风机核心配件（如主轴、轴瓦、转子总成、密封系统等）的功能与特点；接着探讨此类风机的常见故障模式与修理要点；最后，概要介绍能够输送各类工业气体的风机系列选型参考，以期为从事稀土冶炼设备管理与维护的技术人员提供系统的理论知识和实践指导。

第一章 稀土提纯工艺与离心鼓风机的关联

轻稀土（铈组稀土）主要包括镧(La)、铈(Ce)、镨(Pr)、钕(Nd)等元素。其提纯是一个复杂的物理化学过程，通常涉及焙烧、酸溶、萃取、沉淀、煅烧等步骤。在这些工序中，气流的稳定供应是保证反应效率、产品纯度及环境达标的核心。离心鼓风机的作用主要体现在：

供氧与氧化：在稀土精矿的氧化焙烧工序，需要风机提供足量、稳定压力的空气或富氧气体，以确保稀土元素转化为易于酸溶的氧化物形态。

气力搅拌与氛围控制：在萃取槽或反应罐中，通过风机注入惰性气体（如氮气N₂）或特定气体进行搅拌，促进传质，或创造无氧、无二氧化碳的反应环境，防止产品氧化或碳酸化。

尾气输送与处理：生产过程中产生的工业烟气、挥发性物质等，需要风机提供动力将其抽吸并输送至环保处理系统。

物料输送：在某些干法工艺段，可能采用气力输送方式输送粉料。

因此，用于稀土提纯的风机不仅需要满足基本的流量和压力参数，还需具备应对腐蚀性介质、高温、高可靠性以及便于维护等特性。

第二章 D(La)618-1.67型高速高压多级离心鼓风机详解

2.1 型号释义与选型背景

型号“D(La)618-1.67”承载了该设备的系列归属、性能参数及应用指向等关键信息。

“D”：代表这是D型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，通过高速旋转逐级提升气体压力，特点是单机压升高、效率高、结构紧凑，非常适合需要中等流量、较高压头的工艺环节。

“(La)”：明确标示此风机专项设计或优选用于镧(La)元素的提纯工艺流程。这意味着在材料选择（如接触介质的过流部件耐腐蚀材料）、密封形式、润滑方案等方面，已针对镧提取过程中可能遇到的气体成分（如含氟、氯的酸性气体或水汽）和工况进行了特殊考量。

“618”：表示风机在标准进气状态（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618立方米。这是风机选型的核心参数之一，需根据镧提纯具体工序（如某级萃取槽的曝气量或氧化炉的助燃风量）精确计算确定。

“-1.67”：表示风机出口的额定表压为1.67个大气压（即绝压约为2.67 ata）。此压力值对于克服后续工艺设备、管道阀门及净化系统的阻力至关重要。型号中未出现“/”符号，遵循说明约定，即代表其进口压力为1个标准大气压。

综合来看，D(La)618-1.67型风机是为镧提纯流程中某个需要每分钟供应618立方米空气（或特定气体）、并提升其压力至比进口高1.67个大气压的工序点“量身定做”的动力设备。其高压能力使其适用于需要气体穿透力强、输送距离较远或系统阻力较大的场合。

2.2 核心结构与工作原理

D型多级离心鼓风机主要由机壳、转子总成、轴承系统、密封系统、润滑系统、增速齿轮（若有）及底座等构成。

工作原理：电机（或汽轮机）通过联轴器驱动风机主轴高速旋转。气体从进口进入首级叶轮，在高速旋转的叶轮叶片作用下获得动能和压力能；经扩压器将部分动能转化为压力能后，流入下一级叶轮继续加压。如此逐级重复，最终在风机出口达到所需的压力值。对于D(La)618-1.67，其内部通常集成多个（具体级数根据设计而定）高效离心叶轮。

第三章 关键配件技术说明

风机长期稳定运行依赖于其核心配件的性能与可靠性。以下结合D(La)618-1.67型风机的特点进行说明：

3.1 风机主轴
主轴是传递扭矩、支撑转子旋转的核心部件。要求极高的强度、刚性和动平衡精度。材质通常为高强度合金钢（如40CrNiMoA），经调质热处理和精密加工而成。其上的轴颈部位与轴承配合，对表面硬度、光洁度和尺寸精度要求极为苛刻。

3.2 风机轴承与轴瓦
高速高压风机常采用滑动轴承（轴瓦），因其承载能力强、阻尼特性好、适合高速运行。

轴瓦：通常为剖分式，瓦衬采用巴氏合金（锡基或铅基）等耐磨减摩材料，浇铸在钢制瓦背上。巴氏合金具有良好的嵌入性、顺应性和抗胶合能力，能有效保护主轴轴颈。轴瓦间隙需严格按标准调整，以保证形成稳定的润滑油膜，其厚度计算通常基于流体动压润滑理论中的雷诺方程简化形式进行设计校核。

轴承箱：是容纳轴承、提供润滑和冷却的部件。设计需保证足够的刚性和散热能力，内部油路设计要确保润滑油能均匀覆盖轴颈。

3.3 风机转子总成
这是风机做功的核心组件，包括主轴、所有叶轮、定距套、平衡盘（鼓）、联轴器等转动部件的集合体。

叶轮：是直接将机械能转化为气体能量的部件。根据输送介质特性（如是否含腐蚀成分），叶轮材料可选择不锈钢（如304、316L）、特种合金（如蒙乃尔合金）或进行表面防腐处理。叶轮需经过严格的动平衡校验，精度等级要求高（通常达到G2.5或更高），以减小振动。

平衡盘：用于平衡多级风机运行时产生的巨大轴向推力，是保证转子轴向定位、减轻止推轴承负荷的关键部件。

3.4 密封系统
防止气体泄漏和润滑油进入流道至关重要，尤其在输送特殊或昂贵工业气体时。

气封与油封：在轴穿过机壳的部位设置密封。碳环密封是常用于此类风机的一种非接触式干气密封或辅助密封形式。它由多个剖分式的碳环组成，依靠弹簧力抱紧在轴套上，在静止和运行时都能有效减少气体沿轴端的泄漏。碳材料具有自润滑、耐高温、化学性质稳定的优点。

级间密封：在多级风机内部，为防止级间窜气，通常在隔板与轴之间设置迷宫密封或蜂窝密封，利用多次节流膨胀原理来减小泄漏量。

第四章 D(La)系列风机常见故障与修理要点

风机在长期运行后会出现磨损、性能下降甚至故障。针对D(La)618-1.67这类多级高压风机，修理需专业且系统。

4.1 常见故障模式

振动超标：最常见故障。可能原因包括：转子动平衡失效（叶轮结垢、磨损不均、部件松动）；对中不良；轴承（轴瓦）磨损、间隙过大；基础松动；喘振等。

轴承温度过高：润滑油品质劣化、油量不足、冷却不良；轴瓦刮研不当、间隙过小；轴颈损伤；载荷异常。

性能下降（风量、压力不足）：进口过滤器堵塞；密封间隙（尤其是内部迷宫密封、碳环密封）磨损过大，内泄漏严重；叶轮腐蚀、磨损导致效率下降。

气体泄漏：轴端密封（碳环、填料密封等）磨损或损坏；机壳结合面密封失效。

4.2 修理流程与要点

解体前检查与记录：测量记录原始对中数据、各部间隙（如轴承间隙、推力间隙、密封间隙）、振动值等。

全面解体与清洗：彻底清洗所有部件，特别是润滑油路。

关键部件检测与修理：

转子总成：进行无损探伤（如磁粉、超声波）；检查叶轮、主轴有无裂纹、腐蚀、磨损；必须在高精度动平衡机上重新进行整体动平衡校验。

轴瓦：检查巴氏合金层有无剥落、裂纹、磨损、烧蚀。若损伤，需重新浇铸并刮研。刮研要求接触点均匀，接触角合适，侧隙顶隙符合设计值。刮研质量直接关系到油膜形成和运行稳定性。

密封：检查碳环密封的磨损量、弹簧弹力。磨损超标必须成套更换。测量并调整迷宫密封的径向和轴向间隙至标准范围。

机壳与流道：检查静子部件有无腐蚀、裂纹，流道是否清洁光滑。

精心组装与对中：按严格顺序和标准扭矩组装。联轴器对中必须精细，采用双表或三表法，确保冷态对中数据补偿了热膨胀的影响。

试运行与验收：修理后必须进行空载和负载试运行，监测振动、温度、电流、性能参数等，确保达到标准。

第五章 输送各类工业气体的风机系列选型参考

在完整的稀土提纯联合企业中，除了专用的D(La)型风机，还需根据不同的气体介质和工况，选用其他系列的风机。前文提及的系列构成了一个覆盖广泛需求的家族：

“C(La)”型系列多级离心鼓风机：可能侧重于中压、大流量工况，结构更注重经济性和可靠性，适用于主流程的常规气体输送。

“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设计，可能特别注重流量调节的灵敏性、抗潮湿矿浆泡沫环境的能力。

“AI(La)”型系列单级悬臂加压风机：结构简单紧凑，适用于压头要求相对较低、空间受限的场合，如小流量气体补压或循环。

“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：采用高速单级叶轮（可能通过齿轮箱增速）实现所需压升，双支撑结构转子稳定性好。两者区别可能在于具体结构形式、增速方式或应用侧重点不同，均适用于需要中等流量、中高压力且对尺寸重量有要求的场合。

对于输送空气、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，选型时必须额外重点考虑：

气体性质：密度影响功率和压力；特殊气体（如O₂的助燃性、H₂的易燃易爆性、He的分子小易泄漏性）对风机材质、密封（对于氢气、氦气需用特殊密封如干气密封）、防爆等级、清洁度有严格要求。

腐蚀性：如工业烟气可能含硫、氟、氯等酸性成分，需选择耐蚀合金或采取涂层保护。

纯度要求：输送高纯气体时，风机内腔需特殊处理（如电解抛光、钝化），防止污染。

密封形式：针对不同泄漏风险和价值的气体，选择从迷宫密封、碳环密封到机械密封、干气密封等不同等级的方案。

结论

D(La)618-1.67型高速高压多级离心鼓风机作为镧提纯流程中的关键动力设备，其高性能、高可靠性的实现，建立在对其型号内涵的深刻理解、对核心配件（如精密主轴、巴氏合金轴瓦、平衡良好的转子总成、有效的碳环密封等）的精心维护以及对症下药的修理技术之上。同时，稀土冶炼企业应充分认识到工艺气体的多样性，根据“气”制宜，从C(La)、CF(La)、CJ(La)、D(La)、AI(La)、S(La)、AII(La)等系列中科学选型，构建一个高效、安全、节能的鼓风机系统网络，从而为整个轻稀土（铈组稀土）的绿色、高效提纯提供坚实可靠的“气力”保障。作为设备管理者，持续深化对风机基础知识的学习，并结合实践不断积累故障诊断与维修经验，是确保这些关键设备长周期稳定运行的不二法门。