轻稀土(铈组稀土)铈(Ce)提纯风机:AI(Ce)2753-2.12型离心鼓风机技术解析

作者：王军（139-7298-9387）

关键词：稀土提纯、离心鼓风机、铈组稀土、AI(Ce)2753-2.12、风机配件、风机维修、工业气体输送、多级离心风机

引言

在稀土矿提纯工艺中，离心鼓风机作为关键动力设备，其性能直接影响到轻稀土（铈组稀土）特别是铈(Ce)的提纯效率和质量。轻稀土主要包括镧、铈、镨、钕等元素，其提取过程涉及破碎、磨矿、浮选、焙烧、浸出等多个环节，每个环节都对气体的压力、流量和洁净度有特定要求。本文将从风机技术角度，深入解析用于铈提纯的专用离心鼓风机，重点介绍AI(Ce)2753-2.12型单级悬臂加压风机，并系统阐述风机配件、维修保养及工业气体输送的相关知识。

第一章 稀土提纯工艺中的气体输送要求

1.1 铈组稀土提纯工艺流程

轻稀土（铈组稀土）的提纯是一个复杂的物理化学过程，主要包括矿石破碎、磨细、浮选分离、化学处理等步骤。在这些过程中，鼓风机主要用于：

浮选工序中提供气泡生成所需的气体

焙烧工序中提供燃烧所需的氧气或空气

物料输送中的气力输送系统

系统通风和废气处理

1.2 气体参数的特殊要求

稀土提纯过程中，不同的工艺段对气体参数有不同要求：

压力范围：从低压（1.1-1.5个大气压）到中高压（2.0-3.5个大气压）

流量范围：从小流量（每分钟几十立方米）到大流量（每分钟数千立方米）

气体类型：空气、氧气、氮气、工业烟气等

洁净度要求：防止矿物粉尘进入风机内部造成磨损和污染

第二章 稀土提纯专用离心鼓风机系列概述

根据稀土提纯工艺的不同需求，风机厂家开发了多个专用系列，每个系列都有其特定的适用范围和技术特点。

2.1 C(Ce)型系列多级离心鼓风机

C(Ce)型系列多级离心鼓风机采用多级叶轮串联结构，每级叶轮都能提高气体的压力，适合需要较高出口压力的工艺环节。该系列风机效率高、运行平稳，但结构相对复杂，维修保养要求较高。

2.2 CF(Ce)型系列专用浮选离心鼓风机

CF(Ce)型系列专门针对浮选工艺设计，能够提供稳定、均匀的气流，确保浮选槽内气泡大小和分布均匀，直接影响稀土矿物的分离效果。该型风机特别注重流量稳定性和调节性能。

2.3 CJ(Ce)型系列专用浮选离心鼓风机

CJ(Ce)型系列是CF系列的改进型，在结构强度和耐腐蚀性方面进行了优化，更适合处理含有化学药剂的浮选气体环境，延长了风机在恶劣工况下的使用寿命。

2.4 D(Ce)型系列高速高压多级离心鼓风机

D(Ce)型系列采用高速设计，通过提高转速来达到更高的压力输出，同时保持了紧凑的结构。该系列风机适用于对压力和流量都有较高要求的稀土焙烧和高温处理环节。

2.5 S(Ce)型系列单级高速双支撑加压风机

S(Ce)型系列采用双支撑结构，转子两端均有轴承支撑，运行稳定性极高，特别适合需要长期连续运行的稀土生产线。高速设计使其在单级情况下也能提供较高的压力提升。

2.6 AII(Ce)型系列单级双支撑加压风机

AII(Ce)型系列同样采用双支撑结构，但转速相对适中，更注重运行的经济性和可靠性，是稀土提纯中应用最广泛的机型之一。

第三章 AI(Ce)型系列单级悬臂加压风机技术详解

3.1 AI(Ce)系列总体特点

AI(Ce)型系列单级悬臂加压风机采用悬臂式结构，即叶轮安装在主轴的一端，另一端由轴承支撑。这种设计结构简单、维护方便、成本较低，特别适合中等压力和流量要求的稀土提纯工序。

主要技术特点包括：

单级叶轮设计，结构紧凑

悬臂式结构，维护方便

压力范围：1.1-2.5个大气压

流量范围：每分钟200-5000立方米

适用气体：空气、惰性气体、无毒工业气体

3.2 AI(Ce)2753-2.12型风机技术解析

3.2.1 型号含义详解

AI(Ce)2753-2.12型号的完整解释如下：

“AI”：表示AI系列单级悬臂加压风机

“(Ce)”：表示专门用于铈组稀土提纯的专用设计

“2753”：表示风机设计流量为每分钟2753立方米

“-2.12”：表示风机出口压力为2.12个大气压（绝对压力）

值得注意的是，此型号中没有“/”符号，表示进风口压力为标准大气压（1个大气压）。如果型号中有“/”符号，如AI(Ce)2753/1.05-2.12，则表示进风口压力为1.05个大气压。

3.2.2 性能参数与特性曲线

AI(Ce)2753-2.12型风机在标准工况下（进口压力1个大气压，温度20℃，相对湿度50%）的主要性能参数：

设计流量：2753立方米/分钟

出口压力：2.12个大气压（绝对压力）

压力提升：1.12个大气压（表压）

轴功率：约850-950kW（具体取决于效率和传动方式）

转速：2950r/min（与电机直接连接）

效率：≥82%（在设计工况点）

该风机的性能曲线呈现典型离心风机特征：在固定转速下，流量与压力成反比关系，流量增加时压力下降；流量与功率正相关，但非严格线性；效率曲线呈抛物线状，存在最高效率点，通常设计工况点就位于最高效率点附近。

3.2.3 与跳汰机配套选型要点

在稀土矿提纯中，跳汰机是利用矿物密度差异进行分选的重要设备，需要稳定的气流支持。AI(Ce)2753-2.12型风机与跳汰机配套时需注意：

流量匹配：根据跳汰机面积和工艺要求计算所需空气量，确保风机流量能够满足最大需求

压力匹配：跳汰机床层阻力随物料变化而变化，风机需有足够的压力裕度（通常增加10-15%）

调节性能：跳汰工艺需要根据矿石性质调节气流，风机应具备良好的调节性能（进口导叶调节或变频调节）

稳定性：跳汰过程要求气流稳定，风机需运行平稳，压力脉动小

3.2.4 结构特点与材料选择

针对稀土提纯的特殊环境，AI(Ce)2753-2.12在结构和材料上做了专门优化：

主要结构特点：

采用单级闭式后弯叶轮，效率高、噪音低

悬臂式设计，减少了轴承数量，简化了密封结构

机壳水平剖分，便于内部检修和维护

进口可配置导叶调节装置，实现流量调节

材料选择：

叶轮：根据输送气体性质可选普通碳钢、不锈钢或特种合金

机壳：铸铁或焊接钢结构，内表面可加防腐涂层

主轴：优质合金钢，调质处理，保证强度和刚度

密封部件：根据气体性质选择碳环密封、迷宫密封或机械密封

第四章 风机核心配件详解

4.1 风机主轴

风机主轴是传递动力、支撑叶轮的核心部件。AI(Ce)2753-2.12型风机主轴采用优质合金钢（如42CrMo）锻造而成，经过调质处理，保证其具有足够的强度、刚度和韧性。主轴的设计需考虑：

临界转速远高于工作转速（通常1.3倍以上），避免共振

轴颈部位表面硬度高、耐磨性好

与叶轮配合部位有精确的尺寸公差和形位公差要求

动平衡要求高，通常要求达到G2.5级或更高

4.2 风机轴承与轴瓦

AI(Ce)2753-2.12型风机采用滑动轴承（轴瓦），与滚动轴承相比，滑动轴承具有承载能力大、阻尼性能好、寿命长等优点，特别适合高速重载场合。

轴瓦关键技术：

材料：常用巴氏合金（锡基或铅基），厚度1-3mm，浇铸在钢背衬上

润滑：强制压力润滑，油压通常为0.1-0.3MPa，油温控制在40-50℃

间隙：轴瓦与轴颈之间的径向间隙约为轴颈直径的0.1%-0.15%

测温：轴瓦内埋设测温元件，实时监控轴承温度，报警值通常设于70℃，停机值设于80℃

4.3 风机转子总成

转子总成包括主轴、叶轮、平衡盘、联轴器等旋转部件的组合体，是风机的核心组件。

关键工艺要求：

动平衡：转子总成必须进行高速动平衡，平衡精度等级不低于G2.5

装配精度：叶轮与主轴的过盈配合需严格控制，加热装配温度不超过180℃

同心度：各部件装配后整体同心度要求高，通常全长跳动不超过0.05mm

标记：拆卸前做好相对位置标记，保证重新装配时位置一致

4.4 气封与密封系统

防止气体泄漏和外部杂质进入是风机密封系统的主要功能。AI(Ce)2753-2.12型风机采用多层次密封：

碳环密封：

由多个碳环组成，靠弹簧力与轴接触

耐磨性好，自润滑，适合高速场合

允许少量泄漏，泄漏气体可回收

迷宫密封：

非接触式密封，由一系列节流齿组成

无磨损，寿命长，但有一定泄漏

通常用作辅助密封或级间密封

油封：

防止润滑油外泄和外部灰尘进入轴承箱

常用骨架油封或机械密封

4.5 轴承箱

轴承箱是支撑主轴、容纳轴承和润滑系统的重要部件。设计要求包括：

足够的刚度和强度，防止变形影响轴承对中

良好的散热设计，控制轴承温度

可靠的密封结构，防止润滑油泄漏和外部污染物进入

方便的观察和加油装置

第五章 风机维修与保养

5.1 日常维护要点

运行监测：每小时记录风机电流、电压、进出口压力、流量、轴承温度、振动值等参数

润滑系统检查：检查油位、油质、油温、油压，定期取样分析润滑油质量

振动监测：使用振动仪检测轴承和机壳振动，建立振动趋势图，预测故障

密封检查：检查各密封点是否有泄漏，碳环密封的磨损情况

清洁保养：保持风机表面清洁，定期清理进风口过滤器

5.2 定期检修内容

5.2.1 小修（运行3000-5000小时）

检查并紧固所有连接螺栓

检查联轴器对中情况，必要时重新调整

更换润滑油和滤油器

检查碳环密封磨损情况，必要时更换

检查轴承间隙，测量记录数据

5.2.2 中修（运行12000-15000小时）

包括所有小修项目

拆卸检查轴承和轴瓦，测量磨损量

检查叶轮磨损和腐蚀情况，必要时进行动平衡

检查主轴轴颈磨损和跳动

检查机壳内部腐蚀和结垢情况

校准所有仪表和传感器

5.2.3 大修（运行30000-40000小时）

包括所有中修项目

全面拆卸风机，清洗所有部件

检查主轴直线度和表面状况，必要时修复或更换

检查叶轮焊缝和叶片厚度，评估剩余寿命

检查机壳水平度和基础状况

更换所有易损件和密封件

重新装配后进行整体动平衡和性能测试

5.3 常见故障分析与处理

5.3.1 振动超标

可能原因：

转子不平衡（叶轮磨损、结垢）

轴承损坏或间隙过大

对中不良

基础松动或共振

进气不均匀或喘振

处理方法：

检查叶轮状况，必要时清洗或重新做动平衡

检查轴承间隙和损坏情况

重新对中联轴器

加固基础，避开共振区

调整运行工况，避免喘振区

5.3.2 轴承温度高

可能原因：

润滑油不足或油质差

轴承间隙过小

冷却系统故障

负载过大

轴弯曲或对中不良

处理方法：

检查油位、油质，更换润滑油

调整轴承间隙至设计值

检查冷却水系统，清理冷却器

检查系统阻力，确认是否超负荷运行

检查主轴直线度和对中情况

5.3.3 性能下降

可能原因：

叶轮磨损或腐蚀

密封间隙过大，内泄漏严重

进风口堵塞或过滤器阻力大

转速下降（皮带打滑或频率变化）

气体成分或温度变化

处理方法：

检查叶轮状况，必要时修复或更换

调整或更换密封件

清理进风口和过滤器

检查驱动系统和电源频率

核实工艺气体参数，必要时重新选型

第六章 工业气体输送专用风机技术

6.1 不同工业气体的输送要求

稀土提纯过程中涉及多种工业气体，每种气体对风机都有特殊要求：

6.1.1 氧气(O₂)输送

安全性要求：禁油设计，所有与氧气接触的部件必须彻底脱脂

材料选择：采用铜合金或不锈钢，避免产生火花

密封要求：零泄漏设计，防止氧气外泄造成危险

防爆要求：电机和电气设备需防爆设计

6.1.2 氢气(H₂)输送

防泄漏：氢气易泄漏，需要特殊密封设计

防爆要求：氢气爆炸极限宽（4%-75%），需严格的防爆措施

材料防氢脆：选择不易发生氢脆的材料

低密度补偿：氢气密度小，需调整风机设计参数

6.1.3 二氧化碳(CO₂)输送

防腐蚀：潮湿CO₂易形成碳酸，腐蚀金属部件

防干冰形成：高压下CO₂可能液化或形成干冰，需控制温度和压力

密封要求：防止泄漏造成工作环境CO₂浓度超标

6.1.4 惰性气体（He、Ne、Ar）输送

高纯度保持：防止外界空气混入降低气体纯度

密封要求：严格的密封系统，泄漏率要求高

特殊设计：针对不同气体的密度和压缩性调整设计

6.1.5 工业烟气输送

防腐蚀：烟气中含有SO₂、NOx等腐蚀性成分

防磨损：烟气中可能含有粉尘颗粒

温度适应：烟气温度可能较高，需耐温设计

防结垢：防止烟气中成分在叶轮上结垢

6.2 气体性质对风机设计的影响

6.2.1 气体密度影响

气体密度直接影响风机的压力和功率，关系可用以下公式描述：
压力与气体密度成正比，即相同转速下，密度越大，压力越高。
功率与气体密度成正比，即输送密度大的气体需要更大的功率。

6.2.2 压缩性影响

对于高压比情况，气体压缩性不可忽略，实际压力与流量关系偏离理想情况，需要采用多变过程公式进行修正。

6.2.3 温度和压力影响

气体状态方程表明，实际气体体积流量与进口状态有关，风机选型时必须明确进口温度和压力条件。

6.3 AI(Ce)系列风机的气体适应性改进

针对不同工业气体，AI(Ce)系列风机可进行以下改进：

材料升级：根据气体腐蚀性选择不锈钢、双相钢、哈氏合金等

密封强化：采用双端面机械密封、干气密封等零泄漏密封

防腐涂层：内部流道喷涂防腐耐磨涂层

清洗系统：增加在线清洗装置，防止结垢和腐蚀产物积累

监测系统：增加气体成分、温度、泄漏等监测仪表

第七章 稀土提纯风机选型与优化

7.1 选型基本原则

工艺匹配原则：根据具体工艺环节的气体需求（流量、压力、介质）选择风机类型

高效运行原则：选择工况点位于风机高效区的型号

可靠稳定原则：考虑风机的可靠性、维护性和寿命周期成本

扩展预留原则：适当预留能力，适应未来工艺调整和产能提升

7.2 AI(Ce)2753-2.12型风机选型计算示例

以稀土浮选工序为例，选型计算步骤：

确定工艺气体需求：

所需空气流量：2600-2900立方米/分钟

所需出口压力：2.0-2.2个大气压（绝对）

气体温度：常温（20-30℃）

气体成分：空气，相对湿度≤80%

计算修正参数：

考虑当地大气压修正（如海拔高度影响）

考虑温度对密度的影响

考虑管路阻力损失

选择风机型号：

计算结果表明AI(Ce)2753-2.12型风机满足要求

工况点位于风机性能曲线高效区

压力、流量有一定裕度（约10%）

配套系统设计：

电机功率：1000kW（考虑裕量和启动要求）

变频控制：实现流量无级调节

过滤系统：初效+中效过滤器，保护风机

消声系统：进排气消声器，控制噪音≤85dB(A)

7.3 节能优化措施

变频调节：根据工艺需求调节转速，避免节流损失

系统优化：优化管路布局，减少不必要的阻力和泄漏

余热回收：对于压缩温升较大的情况，可考虑余热回收

智能控制：根据工艺参数自动优化风机运行状态

定期维护：保持风机在最佳状态运行，避免性能下降

结语

轻稀土（铈组稀土）提纯是一个技术密集、设备要求高的过程，离心鼓风机作为关键动力设备，其性能直接影响到提纯效率、产品质量和生产成本。AI(Ce)2753-2.12型单级悬臂加压风机凭借其合理的结构设计、可靠的性能和良好的适应性，在铈提纯工艺中发挥着重要作用。

通过对风机型号的深入理解、对核心配件的精心维护、对常见故障的预防处理以及对不同工业气体输送的特殊考虑，可以确保风机长期稳定高效运行，为稀土提纯生产提供可靠保障。随着稀土行业技术不断进步，对风机设备也提出了更高要求，未来稀土提纯专用风机将向着更高效率、更智能控制、更环保节能的方向发展。

作为风机技术人员，我们需要不断学习新技术、积累实践经验，为稀土行业提供更优质的技术支持和服务，共同推动我国稀土产业的高质量发展。