轻稀土(铈组稀土)镧(La)提纯离心鼓风机技术基础与D(La)629-1.78型号深度解析

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)629-1.78，风机配件，风机修理，工业气体输送，多级离心鼓风机

引言

在稀土元素，特别是轻稀土（铈组稀土）如镧(La)、铈(Ce)、镨(Pr)、钕(Nd)等的湿法冶金提纯工艺中，涉及焙烧、浸出、萃取、沉淀、煅烧等多个关键工序。这些工序往往需要稳定、可靠且可精确控制的气体动力源，以完成物料的流态化输送、反应器鼓泡、气力提升、氧化或还原气氛提供、以及尾气处理等任务。离心鼓风机作为提供高压空气或特定工艺气体的核心动力设备，其性能、可靠性与工艺匹配度直接关系到产品纯度、回收率及生产能耗。本文将围绕轻稀土镧(La)提纯工艺中的气体动力需求，系统阐述相关离心鼓风机的基础知识，并重点对一款典型设备:D(La)629-1.78型高速高压多级离心鼓风机进行深度技术说明，同时对其关键配件、常见维修要点以及输送各类工业气体的适应性进行详细介绍。

第一章 轻稀土提纯工艺与风机系列概述

轻稀土（铈组稀土）提纯是一个复杂的物理化学过程。以镧(La)为例，其典型工艺流程可能包括精矿的硫酸焙烧、水浸出、P507或其它萃取剂的多级萃取分离、草酸沉淀、以及高温煅烧获得氧化镧等步骤。在这些过程中，风机系统主要承担以下功能：

流态化与输送：在焙烧炉或煅烧窑中，鼓入空气使物料处于流态化状态，确保反应均匀充分。

氧化/还原气氛控制：通过精确控制空气或惰性气体（如氮气、氩气）的流量与压力，为化学反应创造特定的气氛环境。

气力提升与搅拌：在浸出槽或反应釜中，通过鼓入气体进行鼓泡搅拌，强化传质传热过程。

压滤与吹扫：使用压缩空气对压滤机滤饼进行吹干，或对管道、设备进行物料吹扫。

尾气处理动力：为尾气吸收塔、烟气脱硫系统等提供引风或鼓风动力。

为满足上述多样化且苛刻的工况要求，风机行业开发了针对性的系列产品，在稀土领域常见的包括：

“C(La)”型系列多级离心鼓风机：通常为传统多级结构，效率较高，适用于流量和压力要求相对稳定、中高压的场合，如为中型反应釜群提供氧化空气。

“CF(La)”与“CJ(La)”型系列专用浮选离心鼓风机：专为稀土矿浮选工艺设计，特别注重气流的稳定性和微气泡发生特性，以满足浮选机对充气量和气泡尺寸的严格要求。

“D(La)”型系列高速高压多级离心鼓风机：采用高转速设计（常通过齿轮增速箱驱动），在单台风机或较少级数下实现更高的压比。结构紧凑，适用于高压、大流量需求，是本文重点阐述的型号系列，常见于大型焙烧、煅烧系统的供风。

“AI(La)”型系列单级悬臂加压风机：结构简单，维护方便，通常用于中低压、流量较大的场合，如车间的通风换气或初级供气。

“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：均为单级叶轮，前者转速高，后者更为稳健。两者均适用于压力要求不极高但流量范围较宽的工艺环节，如浸出槽的鼓泡搅拌或尾气循环。

这些型号中的“(La)”标识，代表该系列风机在设计与材料选择上，考虑或优化了适用于镧及其他轻稀土提纯的典型工艺环境（如可能存在的酸性气体、水汽等）。

第二章 D(La)629-1.78型风机深度解析

2.1 型号释义与性能定位

型号“D(La)629-1.78”遵循了清晰的命名规则，解读如下：

“D”：代表该风机属于“D(La)”型系列，即高速高压多级离心鼓风机。其核心特点是采用齿轮增速箱将电机转速提升至数千甚至上万转每分钟，使单个叶轮能产生更高的能量头，从而用较少的叶轮级数达到所需的高压力。

“(La)”：如前所述，表示该风机设计适用于镧等轻稀土提纯的工艺环境。

“629”：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)629-1.78的额定流量为每分钟629立方米。这是一个较大的流量参数，表明该风机适用于规模较大的生产线或高气耗工艺单元。

“-1.78”：表示风机出口的绝对压力值为1.78个标准大气压（绝压）。由于进风口压力默认是1个标准大气压（绝压），因此其压升或压比为1.78。对于鼓风机而言，1.78个大气压的出口压力属于中高压范围，能够克服较高的系统阻力，满足如深层液下鼓泡、流态化床层压降大等工况需求。

该型号风机常与大型跳汰机、流态化焙烧炉、或需要高压空气进行物料输送的系统配套选型。其高流量、高压力的特点，使其成为大规模稀土冶炼厂关键工序的首选动力设备之一。

2.2 核心结构与工作原理

D(La)629-1.78作为高速高压多级离心鼓风机，其核心结构主要包括：驱动电机、齿轮增速箱、风机本体（含机壳、转子、扩压器、回流器等）、润滑系统、密封系统和控制系统。

工作原理：电机输出轴连接齿轮增速箱的小齿轮，驱动大齿轮轴（即风机主轴）高速旋转。安装在主轴上的多级叶轮随之高速转动，气体从进气口轴向进入第一级叶轮，在高速旋转的叶轮叶片作用下获得动能和压力能。流出叶轮的气体进入扩压器，速度降低，部分动能转化为压力能。随后气体通过回流器导向下一级叶轮的进口，重复上述过程。经过多级（通常2-4级）连续的增压后，气体最终达到设计压力，从出口排出。其能量传递过程遵循离心式压缩机械的基本原理，即欧拉涡轮机方程，描述叶轮对气体做功与叶轮进出口速度三角形的关系；同时，气体的压缩过程伴随着温度升高，近似遵循多变压缩过程定律。

关键部件技术要点：

风机主轴：作为传递扭矩和支撑转子的核心零件，采用高强度合金钢锻造，经过精密加工和热处理（如调质），具有极高的强度、刚度和疲劳抗力。其临界转速必须远高于工作转速，以避免共振。

风机转子总成：由主轴、各级叶轮、平衡盘（如有）、联轴器等部件组成，是风机高速旋转的核心组件。每个叶轮都经过严格的动平衡校正，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，运行平稳。叶轮通常采用高强度铝合金、不锈钢或钛合金制造，以适应不同的气体介质和强度要求。

风机轴承与轴瓦：高速风机常采用滑动轴承（轴瓦）。轴瓦材料多为巴氏合金，具有良好的耐磨性、嵌藏性和顺应性。润滑油在轴与轴瓦间形成稳定的油膜，实现液体摩擦，保证转子平稳旋转并承受径向和轴向载荷。推力轴承则用于平衡转子剩余的轴向力。

密封系统：这是防止气体泄漏和润滑油污染的关键。

气封：通常位于机壳两端和级间，用于减少高压气体向低压区的泄漏。在D系列风机中，碳环密封是常见的高效气封形式。它由多个碳环组合而成，依靠弹簧力抱紧主轴，利用碳材料自润滑性和耐磨性，在微小间隙下实现良好的密封效果，尤其适用于不允许油污染工艺气体的场合。

油封：位于轴承箱靠近机壳的一侧，主要防止轴承箱内的润滑油沿轴泄漏到机壳或外部。常用迷宫密封、甩油环结合骨架油封等形式。

轴承箱：是容纳支撑轴承和推力轴承的密闭壳体，内部有完善的润滑油路，确保轴承得到充分润滑和冷却。

齿轮增速箱：将电机转速提升至风机工作转速的核心部件，要求齿轮精度极高（通常达到AGMA 12级或以上），传动平稳，噪声低，并配有独立的强制润滑和冷却系统。

第三章 D(La)系列风机关键配件说明

风机的稳定运行依赖于高质量的关键配件。对于D(La)629-1.78这类设备，需重点关注以下配件：

叶轮：核心做功元件。需定期检查有无腐蚀、磨损、结垢或裂纹。备件叶轮必须保证材料、型线、动平衡精度与原装件一致。

轴瓦与推力瓦：易损件。磨损超限或出现拉伤、剥落时必须更换。更换时需保证瓦背与轴承座的贴合度，刮研接触点符合要求，保证油隙在设计范围内。

碳环密封：重要密封件。碳环脆性大，安装需格外小心，避免碎裂。检查时关注磨损量、弹簧弹力是否衰减。磨损超差后密封效果下降，导致内泄漏增加，风机效率降低，需及时更换整套碳环组件。

齿轮箱齿轮与轴承：高速齿轮副的齿面点蚀、胶合或异常磨损是严重故障前兆。轴承（滚动或滑动）的状态同样关键。应定期进行油液分析，监测磨损金属颗粒。

润滑油滤芯与冷却器：保证润滑油清洁和适宜温度。滤芯需按期更换，冷却器需定期清理水侧结垢，保证换热效率。

振动与温度探头：在线监测系统的“感官”。必须定期校验，确保其准确性，为状态维修提供可靠数据。

联轴器膜片/弹性体：传递扭矩并补偿微量不对中。定期检查有无疲劳裂纹、老化或磨损。

第四章 D(La)系列风机常见故障与修理要点

风机修理必须由专业人员在充分理解结构和原理后进行。常见故障及处理：

振动值超标：

原因：转子动平衡破坏（如叶轮结垢、叶片磨损不均、零件松动）；对中不良；轴承（轴瓦）磨损；基础松动；喘振或旋转失速。

修理：重新进行转子现场动平衡；重新校正电机-齿轮箱-风机间的对中；检查更换轴瓦；紧固地脚螺栓；检查入口过滤器是否堵塞、系统阻力是否变化，调整工况点远离喘振区。

轴承温度高：

原因：润滑油量不足或油质差；冷却器效率下降；轴瓦间隙过小或接触不良；轴向力过大导致推力瓦负荷过载。

修理：检查油位、油泵，更换合格润滑油；清洗冷却器；调整或重新刮研轴瓦；检查平衡盘（管）的密封间隙，确认轴向力平衡系统是否正常。

出口压力或流量不足：

原因：进口过滤器堵塞；密封（特别是碳环密封）磨损严重，内泄漏增大；叶轮腐蚀或磨损严重；转速未达到额定值（如皮带打滑、频率不足）；管网阻力大于设计值。

修理：清洗或更换过滤器；检查并更换碳环密封等密封件；检查或更换叶轮；检查电机和传动系统；复核管网系统。

润滑油泄漏：

原因：油封老化损坏；轴承箱盖密封垫失效；回油管路堵塞。

修理：更换油封；更换密封垫；疏通回油路。

异常噪音：

原因：齿轮箱齿轮点蚀、断齿；轴承损坏；喘振；部件松动摩擦。

修理：需立即停机，解体检查齿轮箱和轴承，排除机械故障；调整工况避免喘振；紧固所有部件。

在进行任何修理前，必须确保风机完全停机、隔离能源（电、气）、并泄压至常压。大修后，应严格按照规程进行单机试车和联动试车。

第五章 输送各类工业气体的适应性说明

稀土提纯工艺中，风机输送的介质远不止空气。D(La)系列及其他系列风机经过特殊设计和选材，可安全输送多种工业气体：

空气：最常输送的介质。主要考虑空气中可能含有的灰尘、湿度，需配置高效的进口过滤器和气水分离装置。

工业烟气：成分复杂，可能含SO₂、水汽、颗粒物。风机需采用耐腐蚀材料（如316L不锈钢衬里、特种涂层），加强密封防止泄漏，并考虑结垢的清理便利性。进口需设洗涤、除雾装置。

二氧化碳(CO₂)、氮气(N₂)、氩气(Ar)：惰性或弱氧化性气体。重点在于系统的气密性要求极高，防止气体泄漏造成浪费或安全风险（如惰性气体泄漏导致窒息环境）。密封系统需特别强化。对于高压输送，还需考虑CO₂在特定温压下的相变问题。

氧气(O₂)：强氧化性气体。输送氧气的风机其所有流道接触部件必须采用禁油设计，并进行严格的脱脂处理，防止油脂与高压氧气接触引发燃爆。材料应选择铜合金、不锈钢等不易发生火花且抗氧化好的材质。碳环密封在此场合需谨慎评估其适用性。

氦气(He)、氖气(Ne)：稀有气体，贵重。对风机密封性的要求达到极致，以最小化泄漏损失。由于分子量小，气体动力学特性与空气不同，风机叶轮型线和性能曲线需专门计算或修正。

氢气(H₂)：密度小，易泄漏，易燃易爆。风机设计着重于防泄漏（采用干气密封等高端密封）、防爆（防爆电机、仪表）和材料防氢脆（如选用低强度奥氏体不锈钢）。

混合无毒工业气体：需明确具体成分、比例、物性（分子量、绝热指数、密度等），因为这些参数直接影响风机的压比、功率和性能曲线。可能需要进行相似性换算来选型。

结论

离心鼓风机是轻稀土（铈组稀土）镧(La)提纯工艺中不可或缺的关键动力设备。D(La)629-1.78型高速高压多级离心鼓风机以其大流量、高压力的特点，适用于大规模生产中的高压供气需求。深入理解其型号含义、核心结构、关键配件及维修要点，是保障其长期稳定运行的基础。同时，根据工艺需求，正确选择适用于输送空气、工业烟气、各类惰性气体、氧气、氢气等不同介质的专用风机或进行针对性设计改造，是确保工艺安全、高效、经济运行的保证。随着稀土产业的持续发展和技术进步，对高性能、高可靠性、智能化离心鼓风机的需求将日益增强，这也对风机技术从业者提出了更高的要求。