轻稀土(铈组稀土)镧(La)提纯专用离心鼓风机技术详解：以D(La)2189-2.18型号为核心

作者：王军（139-7298-9387）

关键词：轻稀土提纯 镧(La) 离心鼓风机 D(La)2189-2.18 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，特别是轻稀土（铈组稀土）的湿法冶炼与提纯工艺中，空气动力设备扮演着至关重要的角色。从矿石浮选、萃取分离到产品沉淀、煅烧，每一个环节都离不开稳定、可靠且高效的气体输送与加压设备。作为风机技术领域的从业者，我深知一台性能匹配的鼓风机对于保障生产连续性、提升产品纯度与收率、降低能耗成本具有决定性意义。本文将聚焦于轻稀土（以镧La为代表）提纯流程中的核心动力设备:离心鼓风机，以其典型型号“D(La)2189-2.18”为具体剖析对象，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，并对适用于稀土行业的各类工业气体输送风机进行概览性说明，以期为行业同仁提供一份实用的技术参考。

第一章：轻稀土提纯工艺与风机需求概述

轻稀土（镧、铈、镨、钕等）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、沉淀、灼烧等多道工序。在这些工序中，风机主要用于提供以下几种关键功能：

氧化/焙烧供风：在稀土精矿的焙烧环节，需要鼓入大量空气（氧气），以确保稀土元素转化为易于酸溶的氧化物。此环节要求风机提供稳定、连续且一定压力的空气流，风压和流量直接影响反应效率和能耗。

气力搅拌与曝气：在萃取槽、沉淀池等设备中，通过风机向液体中鼓入洁净空气或惰性气体（如氮气），进行非机械式搅拌，促进传质与反应，防止局部浓度过高，并可能用于氧化还原电位控制。

工艺气体输送：在特定工序中，可能需要输送二氧化碳(CO₂)用于碳酸稀土沉淀，或输送氮气(N₂)、氩气(Ar)等惰性气体用于保护性氛围，防止产品氧化。

烟气与尾气处理：处理生产过程中产生的工业烟气，将其输送至环保处理装置。

这些工艺需求对风机提出了特殊要求：高可靠性、耐腐蚀性（针对酸性气体或潮湿空气）、压力流量可调范围宽、运行平稳振动小、密封性能优异以防气体泄漏或污染。因此，通用风机难以胜任，必须选用针对稀土化工流程设计的专用系列风机。

第二章：稀土提纯专用离心鼓风机系列简介

针对稀土行业的不同工况和气体介质，风机厂家开发了多个专用系列，上文中提及的系列各有侧重：

“C(La)”型系列多级离心鼓风机：通常为常规多级离心鼓风机，结构坚固，适用于中压、大流量的空气或无毒工业气体输送，常用于焙烧炉供风、大型池体曝气等。

“CF(La)”/“CJ(La)”型系列专用浮选离心鼓风机：专门为矿山浮选工艺优化设计，特别注重在变工况下的性能稳定性和抗波动能力，以确保浮选气泡均匀稳定，直接影响稀土原矿的精选效率。

“D(La)”型系列高速高压多级离心鼓风机：本文重点。该系列采用高速设计（通常通过齿轮箱增速），级数多，能在紧凑结构下实现更高的单机压比，特别适用于需要较高出口压力（如超过1.5个大气压）的工艺点，例如穿透液层较深的大型萃取槽或需要高压鼓风的煅烧系统。

“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：这些属于单级离心鼓风机范畴。“AI”型悬臂结构紧凑；“S”型高速设计效率高；“AII”型双支撑结构更为稳健。它们普遍适用于压力要求相对较低但流量要求大，或作为系统中增压单元的场合，灵活性高。

第三章：核心型号D(La)2189-2.18深度解析

让我们以D(La)2189-2.18这一具体型号为例，拆解其技术含义与应用场景。

型号解读：

“D”：代表“D系列高速高压多级离心鼓风机”。这是其核心家族标识，意味着它采用多级叶轮串联、通过齿轮增速器驱动以达到高转速，从而获取高压头。

“(La)”：此标注极具行业针对性，明确指明该风机是为镧（La）及其他轻稀土元素的提纯工艺流程特殊设计和选材优化的型号。其过流部件（如叶轮、机壳）材质、密封形式可能针对稀土工艺中常见的弱酸性、含腐蚀性介质的环境进行了特殊处理，例如采用不锈钢或更高等级的耐蚀合金。

“2189”：表示风机在标准进气状态下的额定流量，单位为立方米每分钟(m³/min)。即，该风机设计的额定输送能力为每分钟2189立方米的气体。这是一个非常大的流量，表明它很可能用于大规模稀土生产线的核心供风或主流程气体输送。

“-2.18”：表示风机的出口相对压力（表压）为2.18公斤力每平方厘米(kgf/cm²)，约等于2.18个标准大气压（工程上常简称“2.18公斤压力”）。结合流量参数，这是一台典型的高流量、中高压力的动力设备。型号中未出现“/”符号，根据说明，这代表其进口压力为默认的1个标准大气压（绝压）。因此，该风机的总压比约为 (1 + 2.18) / 1 = 3.18。

设计要点与性能曲线：
D系列风机通过多级叶轮（通常为2-10级）的逐级加压实现高压输出。其性能曲线（压力-流量曲线、功率-流量曲线、效率-流量曲线）相对陡峭，意味着在额定点附近运行时，压力对流量变化较为敏感。对于D(La)2189-2.18，其额定工作点即为压力2.18 kgf/cm²、流量2189 m³/min的点。在选型时，必须将工艺所需的实际流量和压力需求点，落在此风机性能曲线的高效区内（通常是最高效率点的±10%范围），以确保经济运行和稳定工作。

在镧提纯流程中的典型应用：
如此大流量和压力的风机，在镧提纯生产线中可能扮演“主鼓风机”的角色。例如：

大规模联动萃取线供风：为数十级甚至上百级萃取槽提供贯穿始终的搅拌曝气风，要求压力足够克服所有槽体液位阻力和管路损失，流量满足总气体需求。

大型回转窑或焙烧炉鼓风：为稀土碳酸盐或草酸盐的煅烧分解提供充足的助燃空气和流化气，高压有助于穿透料层，保证煅烧均匀彻底。

高压气体输送：如果需要将某种工艺气体（如CO₂或N₂）以较高压力输送到反应塔或分布环中，此型号风机也可胜任。

第四章：风机核心配件详解

一台如D(La)2189-2.18般复杂的风机，其高可靠性依赖于各个精密配件的协同工作。以下是其关键配件说明：

风机主轴：作为整个转子系统的核心承载和动力传递部件，要求极高的强度、刚度和疲劳抗力。通常采用高强度合金钢（如42CrMo）锻制，经调质处理，精密加工，确保各装配部位的同心度和表面硬度。对于高速风机，其临界转速（使转子发生共振的转速）必须远远高于工作转速，主轴的设计对此起决定性作用。

风机转子总成：这是风机的“心脏”，包含主轴、各级叶轮、平衡盘（如有）、联轴器部件等。叶轮是多级离心风机的核心做功元件，通常为后弯式叶片设计，采用焊接或精密铸造而成（材质可能为304/316不锈钢或更高级别合金）。每个叶轮在组装前都需进行严格的动平衡校验，整个转子总成完成后还需进行高速动平衡，将残余不平衡量控制在极低标准（如G2.5级），这是保证风机平稳运行、振动小的根本。

风机轴承与轴瓦：对于D系列这类高速重载风机，滑动轴承（轴瓦）比滚动轴承更为常见，因其承载能力大、阻尼性能好、适合高速运行。轴瓦通常为剖分式，内衬巴氏合金。其润滑依靠压力油系统形成稳定的油膜，将旋转的轴颈“托起”，实现液体摩擦。油膜的稳定性直接关系到转子动力学行为，需严格控制进油温度、压力和油的清洁度。

密封系统：这是防止气体泄漏和润滑油污染的关键，尤其在输送特殊工业气体时。

气封与油封：在机壳两端，通常采用碳环密封或迷宫密封作为气封，其原理是在旋转轴与静止壳体间形成一系列节流间隙，极大增加泄漏阻力，从而有效密封机壳内的工艺气体。油封则主要用于轴承箱两端，防止润滑油外泄，常用的是接触式唇形密封或非接触式的迷宫密封与甩油环组合。

碳环密封：在此类风机中应用广泛。它由若干个具有弹性的碳环组成，抱在轴上，既能保持极小间隙实现非接触运行（减少磨损），又能在压力差下紧贴密封面，具有良好的自适应性，密封效果优于传统迷宫密封。

轴承箱：是容纳轴承（轴瓦）、提供润滑油路和冷却的铸铁或铸钢部件。其设计要保证足够的刚性，防止变形影响轴承对中；内部油路设计要合理，确保润滑油能均匀覆盖轴颈；通常还集成有冷却水夹套或盘管，以带走摩擦产生的热量。

第五章：风机修理与维护要点

风机的高效长期运行，“七分靠保养，三分靠维修”。针对D(La)系列风机的修理，需遵循严谨流程：

故障诊断与拆检前准备：详细记录故障现象（如振动值超标、异响、温度高、性能下降）。停机后，必须切断所有动力源（电、气、油），并做好安全隔离。准备好完整的装配图纸、工具和替换配件。

核心部件检修：

转子总成：吊出转子后，首要检查叶轮流道有无腐蚀、磨损、结垢或异物撞击痕迹。检查叶轮轮盘、盖盘是否有裂纹（可采用着色渗透探伤）。测量主轴各轴颈部位的直径、圆度、圆柱度，检查有无拉毛、磨损。重新进行动平衡是转子修理后的强制性步骤，必须在高速动平衡机上校正至标准以内。

轴承与轴瓦：检查轴瓦巴氏合金层有无剥落、磨损、划伤、烧熔（抱瓦）痕迹。测量轴瓦间隙（顶隙、侧隙）是否在图纸要求范围内。检查轴承箱壳体有无裂纹，各油孔是否通畅。

密封系统：检查碳环密封的磨损量，碳环是否碎裂、失弹。检查迷宫密封齿的磨损和倒伏情况。所有密封件在复装时原则上建议更换新品，并严格按照安装要求调整间隙。

机壳与静止部件：检查机壳内部有无腐蚀或冲刷减薄，隔板导流部件是否完好，各中分面密封垫是否需更换。

装配与对中：装配顺序与拆卸相反，但要求极高。确保各级叶轮、隔板、密封的对中。滑动轴承的刮研（如需）需由高级钳工完成，以保证接触斑点和间隙。转子在轴承箱内的对中（找正）至关重要，必须使用百分表精细调整，确保轴心线一致。风机与电机或齿轮箱之间的联轴器对中同样需精确到毫米级，以消除不对中引起的附加力和振动。

试车与验收：修理完成后，需先进行单机点动，确认无摩擦异响。然后进行空载试车，逐步升速至额定转速，监测各轴承部位的振动、温度、声音。最后进行带负荷试车，在工艺允许的条件下逐步加载至额定工况，全面验证修理效果，各项参数（流量、压力、电流、振动、温升）需达到原机标准或合同约定值。

第六章：工业气体输送风机的特殊考量

稀土工艺中输送的气体介质多样，对风机设计提出不同要求：

气体性质影响：

密度：输送氢气(H₂)、氦气(He)等轻气体时，风机产生的压力头会显著降低（压力与气体密度成正比），要达到相同压力，可能需要更高转速或更多级数。反之，输送二氧化碳(CO₂)等重气体，压头会升高，电机易过载，需重新计算功率。

腐蚀性：工业烟气可能含SOx、NOx、湿氯气等，氧气(O₂)在高压下会加剧材料氧化。风机材质需升级，如采用双相不锈钢、蒙乃尔合金，或内衬防腐涂层。

危险性：氧气风机必须绝对禁油，所有接触氧气的部件需进行脱脂处理，采用铜基合金等不易发生火花摩擦的材料。氢气风机需极端重视密封，防止泄漏爆炸，轴承箱有时需充氮保护。

纯度要求：输送高纯气体如氖(Ne)、氩(Ar)时，风机内部必须高度清洁，密封需采用无油、无污染的形式，如干气密封。

选型调整：
当使用同一风机机型输送不同气体时，其性能需要进行相似性换算。核心公式是：风机的体积流量不变（由几何结构决定），但质量流量、压头和功率随气体密度变化。换算公式可描述为：压力与气体密度成正比；轴功率与气体密度成正比。因此，为特定气体选型时，必须以该气体的密度和工况条件（温度、压力）为基础，重新计算和选择风机型号及配套电机功率。

结语

轻稀土提纯产业是国家战略性资源工业的重要一环，其技术装备的先进性与可靠性直接关系到资源利用效率和产品质量。D(La)2189-2.18型高速高压多级离心鼓风机作为该流程中的关键动力设备，其精湛的设计、严谨的制造、科学的维护，共同构筑了生产稳定运行的基石。从宏观的系列选型，到微观的配件解析与故障修理，再到针对不同工业气体的特殊化设计，无不体现着风机技术与工艺流程深度结合的工程智慧。作为从业者，我们应持续深化对设备原理的理解，提升运维管理水平，让这些“工业肺腑”更高效、更持久地为我国稀土事业的蓬勃发展注入强劲动力。