轻稀土(铈组稀土)铈(Ce)提纯风机AI(Ce)397-1.36技术详解

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轻稀土(铈组稀土)铈(Ce)提纯风机AI(Ce)397-1.36技术详解

作者：王军（139-7298-9387）

关键词：铈(Ce)提纯、离心鼓风机、AI(Ce)397-1.36、风机配件、风机修理、工业气体输送、多级离心风机、稀土矿选矿

引言

在轻稀土（铈组稀土）的湿法冶金与分离提纯工艺中，气动流体设备扮演着至关重要的角色。作为关键的供风与气体输送设备，离心鼓风机的性能直接影响到浸出、萃取、浮选、氧化焙烧等工序的效率与稳定性。其中，专为铈（Ce）元素提纯环节设计的加压风机，因其工艺介质的特殊性，在选型、设计、运行及维护上均有独特要求。本文将以轻稀土(铈组稀土)铈(Ce)提纯风机AI(Ce)397-1.36为核心，系统阐述其技术基础，并对相关的风机配件、维修要点以及工业气体输送风机的应用进行深入说明。

一、稀土提纯工艺与离心鼓风机概述

轻稀土（铈组）主要包括镧(La)、铈(Ce)、镨(Pr)、钕(Nd)等元素，其提纯过程复杂，涉及多种化学反应和物理分离。鼓风机在其中主要承担以下任务：

氧化供风：在铈的氧化焙烧工序中，提供充足且压力稳定的空气或富氧空气，将三价铈（Ce³⁺）氧化为四价铈（Ce⁴⁺）。

气力搅拌与输送：在反应釜或萃取槽中，通过气体鼓泡进行搅拌，强化传质；或输送工艺所需的特定气体（如N₂用于保护气氛）。

浮选供风：在稀土矿物浮选阶段，为浮选机提供微小、均匀的气泡，是实现矿物有效分离的关键。

为满足不同工况，发展了系列化风机，文中提及的系列是典型代表：

“C(Ce)”型系列多级离心鼓风机：适用于中等流量、较高压力的稳定供气场合，如集中供风系统。

“CF(Ce)”与“CJ(Ce)”型系列专用浮选离心鼓风机：专为浮选工艺优化，注重气流平稳性和微气泡生成特性。

“D(Ce)”型系列高速高压多级离心鼓风机：采用齿轮增速，实现超高转速和压力，用于要求极端压力的工艺环节。

“AI(Ce)”型系列单级悬臂加压风机：结构紧凑，维护方便，适用于中等流量、中低压力的灵活工况，是本文重点。

“S(Ce)”型系列单级高速双支撑加压风机：转子两端支撑，运行更平稳，适于更高转速或更苛刻的工况。

“AII(Ce)”型系列单级双支撑加压风机：兼具AI系列的简洁与双支撑的稳定性。

二、核心机型：AI(Ce)397-1.36提纯风机详解

1. 型号释义与技术参数

型号 “AI(Ce)397-1.36”的完整解读如下：

“AI”：代表风机为AI系列，即单级、单吸入口、悬臂式结构的离心鼓风机。

“(Ce)”：特指该风机设计优化适用于铈（Ce）提纯及相关轻稀土工艺的气体介质与工况条件。这通常意味着在材料选择、密封形式和内部流道设计上考虑了可能的腐蚀性、氧化性介质或微小颗粒物。

“397”：表示风机在标准进气状态（通常指进气压力为一个标准大气压，温度20℃，相对湿度50%）下的额定容积流量，单位为立方米每分钟（m³/min）。即该风机流量约为每分钟397立方米。

“-1.3”：表示风机出口的绝对压力为1.3个标准大气压（atm）。这是风机需要提供的压力提升能力的关键指标。

压力上下文说明：型号中未出现“/”符号，根据约定，表明其进气口压力为1个标准大气压（常压）。因此，该风机的升压（压比）约为1.3。若型号为“AI(Ce)397/0.8-1.36”，则表明进气压力为0.8个大气压（绝对压力），出口压力仍为1.36个大气压。

主要设计工况：该型号风机通常根据输送空气，并与特定的跳汰机或反应装置配套进行选型确定。其性能曲线（流量-压力曲线）需与后端工艺设备的阻力特性匹配，确保在高效区间运行。

2. 结构与核心部件

AI(Ce)系列作为单级悬臂风机，其核心结构可分为以下几个部分：

风机主轴：作为整个转子系统的核心传动件，承受扭矩、弯矩和复合应力。对于AI(Ce)397-1.36，主轴需具有高强度和优良的疲劳抗力，常用优质合金钢（如40Cr、42CrMo）锻制，并经调质处理和精密加工，确保轴颈处的尺寸精度和表面光洁度，以适配轴瓦。

风机转子总成：这是风机的“心脏”，主要包括主轴、叶轮、平衡盘（如有）、联轴器等。叶轮是能量转换的关键部件，其设计采用后向或径向叶片，三元流设计以优化效率。叶轮材质需考虑介质特性，可能采用不锈钢（如304、316L）或特种合金，并进行动平衡校正至G2.5或更高等级，确保高速旋转下的平稳性。

风机轴承与轴瓦：悬臂结构通常采用滑动轴承（轴瓦）。轴瓦材料常为巴氏合金（锡基或铅基），具有良好的嵌藏性、顺应性和抗胶合能力。轴瓦需要精确的刮研以确保与轴颈的接触面积和油楔形成，润滑油通过轴承箱内的供油系统进行强制循环润滑和冷却。

轴承箱：容纳轴承、轴瓦及润滑油系统的箱体部件。它提供精确的轴承座定位，保证转子对中，同时具备足够的刚性以减少振动。轴承箱上设有油位计、温度计接口和冷却水接口（如需）。

密封系统：这是防止工艺气体泄漏和润滑油污染的关键。

气封（级间密封/轴端密封）：在叶轮入口与机壳之间，通常采用迷宫密封。利用一系列环形齿隙形成节流效应，降低内部气体泄漏。

油封：位于轴承箱两端，防止润滑油沿轴向外泄。常用骨架油封或橡胶唇密封。

碳环密封：在输送特殊、贵重或有害气体（如H₂、He、O₂）时，轴端密封会采用碳环密封。它由多个分段碳环在弹簧力作用下紧贴轴套，形成动态密封，具有自润滑、耐高温、低磨损和泄漏量小的优点，是AI(Ce)系列应对特种气体输送的重要配置。

3. 工作特性

AI(Ce)397-1.36的风机理论性能遵循离心式机械的基本规律。其提供的压力提升主要来源于叶轮对气体所做的功。压力与流量之间的关系可用风机性能曲线描述，通常压力随流量增加而平缓下降。功率消耗则近似与流量的三次方成正比。在实际稀土提纯应用中，必须确保风机运行点避开喘振区（小流量高压区）和阻塞区（大流量区），通常在高效区（最高效率点的±10%范围内）运行。

三、风机主要配件详解与维护修理

1. 关键配件

叶轮：最易磨损和腐蚀的部件。备件需与原件材质、动平衡等级完全一致。更换时需检查入口间隙。

轴瓦：定期检查磨损、刮痕和巴氏合金层是否脱落。备品需配对研磨，保证接触精度。

主轴：重点检查轴颈处的磨损、圆度及表面是否有拉伤。严重磨损需喷涂修复或更换。

密封组件：迷宫密封片磨损后间隙增大会导致效率下降，需按标准间隙值更换。碳环密封的碳环为易损件，检查其磨损量、碎裂情况和弹簧弹性。

联轴器及对中垫片：弹性联轴器的弹性体需定期更换，防止老化破裂。精确的轴对中是减少振动和部件损坏的前提。

润滑油系统：包括油泵、冷却器、过滤器、油管路。滤芯需定期更换，油质需定期化验。

2. 常见故障与修理

振动超标：

原因：转子动平衡破坏（结垢、叶片磨损不均）；对中不良；轴承（轴瓦）磨损间隙过大；基础松动；喘振。

修理：重新进行转子动平衡校正；重新激光对中；更换或刮研轴瓦；紧固地脚螺栓；调整工况点，避免小流量运行。

轴承温度高：

原因：润滑油不足或变质；冷却水不畅；轴瓦刮研不良，接触不好或间隙过小；润滑油牌号错误。

修理：检查油位、油压，换油；清理冷却器；重新研瓦，调整间隙；更换规定牌号润滑油。

风量或压力不足：

原因：转速未达额定值（电机或传动问题）；进口过滤器堵塞；密封间隙（特别是迷宫密封）磨损过大，内泄漏严重；叶轮腐蚀或磨损严重；管网阻力增大。

修理：检查电机和电源；清洗或更换滤芯；更换密封元件；修复或更换叶轮；检查后端工艺设备。

气体泄漏：

原因：轴端密封（油封、碳环密封）失效；机壳连接面或进出口法兰密封垫损坏。

修理：更换油封或碳环密封组件；更换密封垫片，紧固螺栓。

修理总则：任何修理前必须切断电源，做好安全隔离；拆卸过程做好标记；装配时严格遵循图纸公差和技术要求，特别是各部间隙数据；修理后必须进行单机试车，监测振动、温度、压力等参数合格后，方可联入工艺系统。

四、输送工业气体的特殊考量

AI(Ce)系列及其它系列风机在稀土提纯中，不仅输送空气，还可能涉及多种工业气体，这带来了特殊的设计和操作要求：

气体性质与材料兼容性：

氧气（O₂）：强氧化性。所有流道、密封部件必须彻底脱脂，严禁油脂。材料宜选用铜合金、不锈钢（如316L），并提高防火防爆等级。

氢气（H₂）：密度小，易泄漏、易爆。要求极高的密封性，碳环密封是首选。机壳设计需考虑防爆泄压。由于气体密度低，相同工况下所需功率比空气小，但压比较高时需特殊设计。

氮气（N₂）、氩气（Ar）：惰性气体，材料兼容性好，但需注意密封防止泄漏浪费。

二氧化碳（CO₂）：遇水可能形成碳酸，有弱腐蚀性。宜选用不锈钢材质，并保证气体干燥。

工业烟气：可能含腐蚀性成分（SOₓ, NOₓ）及颗粒物。需选用耐蚀材料（如双相不锈钢），叶轮设计考虑防磨损，入口前需设置高效过滤装置。

密封系统的强化：对于所有贵重、有毒、易燃易爆气体，轴端密封必须采用碳环密封、干气密封等高性能密封形式，并可能配备泄漏监测和应急处理系统。

性能换算：风机的流量、压力、功率性能均基于特定介质密度。当输送气体密度与空气不同时，需进行换算。容积流量大致不变（取决于风机几何尺寸和转速），但质量流量和所需轴功率与气体密度成正比。压力与气体密度也成正比。选型时必须根据实际气体成分、温度、压力进行性能换算和电机功率复核。

安全规范：输送特殊气体必须严格遵守相关行业的安全规程，包括防静电、防爆、泄漏检测、通风和消防要求。

五、总结

轻稀土(铈组稀土)铈(Ce)提纯风机AI(Ce)397-1.36作为一类专为稀土湿法冶金设计的单级悬臂离心鼓风机，以其结构紧凑、维护便捷的特点，在铈氧化、气力搅拌等环节发挥着稳定供气的作用。深入理解其型号含义、掌握以主轴、转子、轴瓦、碳环密封为核心部件的结构原理，是进行科学选型、规范操作和高效维修的基础。

同时，稀土提纯工艺的复杂性要求技术人员必须对风机输送不同工业气体（如O₂、H₂、N₂、CO₂等）时的特殊要求，包括材料选择、密封强化、性能换算和安全措施，有清晰的认识。无论是C(Ce)、D(Ce)、S(Ce)还是AI(Ce)系列，其可靠运行都离不开系统的预防性维护和精准的故障诊断与修理。

随着稀土产业向精细化、高效化、绿色化发展，对配套离心鼓风机的效率、可靠性及智能化水平也提出了更高要求。未来，集成状态监测、自适应控制等智能技术的特种鼓风机，将在保障轻稀土(铈组稀土)铈(Ce)乃至整个稀土家族的高纯分离生产中，扮演更加关键的角色。

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