轻稀土(铈组稀土)铈(Ce)提纯风机基础知识详解

:以AI(Ce)2616-2.65型离心鼓风机为核心的技术解析

作者：王军（139-7298-9387）

关键词：轻稀土提纯 铈(Ce)提纯风机 AI(Ce)2616-2.65 离心鼓风机 风机配件 风机修理 工业气体输送 稀土矿选矿

引言：稀土提纯工艺中的关键装备:离心鼓风机

在稀土矿物加工领域，特别是轻稀土（铈组稀土）的提纯过程中，离心鼓风机作为气力输送、浮选、加压等关键工序的核心装备，其性能直接影响着生产效率和产品质量。轻稀土主要包括镧、铈、镨、钕等元素，其中铈(Ce)作为含量最丰富的轻稀土元素，在催化剂、抛光粉、储氢材料等领域有着广泛应用。铈的提纯过程涉及破碎、磨矿、浮选、萃取等多个环节，每个环节都对气体输送设备有着特殊要求。

离心鼓风机在铈提纯工艺中主要承担以下任务：为浮选机提供适宜的气流和压力，确保矿物颗粒与气泡充分接触；为跳汰机提供稳定的气流；输送各类工艺气体（如氮气保护气氛、氧气氧化气氛等）；维持系统正压防止有害气体泄漏等。本文将围绕稀土提纯专用离心鼓风机的技术特点，重点解析AI(Ce)2616-2.65型风机的设计参数、结构特征、配件系统及维护修理要点。

第一章 稀土提纯专用离心鼓风机系列概览

根据稀土提纯工艺的特殊需求，国内风机行业开发了多个专用系列产品，每个系列都有其特定的应用场景和技术特点。

1.1 多级离心鼓风机系列

“C(Ce)”型系列多级离心鼓风机采用多级叶轮串联结构，每级叶轮对气体做功，逐级提高气体压力。该系列风机适用于需要中等压力（通常出口压力在2-5个大气压）的工艺环节，如长距离气力输送、系统加压等。其特点是压力稳定、调节范围宽、效率较高。

“D(Ce)”型系列高速高压多级离心鼓风机在C系列基础上进行了优化，采用更高转速的设计（通常超过10000转/分钟），配合精密加工的叶轮和扩压器，能够提供更高的单级压比和整体压力。D系列特别适用于需要高压气体的萃取、分离工序，可提供高达8个大气压以上的出口压力。

1.2 浮选专用离心鼓风机系列

“CF(Ce)”型系列专用浮选离心鼓风机针对稀土浮选工艺的特殊需求设计。稀土矿物浮选对气泡大小、分布均匀性、气流稳定性有极高要求。CF系列通过特殊的叶型设计、进口导叶调节和稳流装置，确保输出气流脉动小、压力稳定。风机内部采用防腐涂层处理，以应对浮选药剂可能产生的腐蚀。

“CJ(Ce)”型系列专用浮选离心鼓风机是CF系列的升级产品，重点优化了气动性能和调节特性。该系列风机采用三元流叶轮设计和可调进口导叶，能够在不同工况下保持高效运行。特别适用于稀土浮选中矿石性质变化较大的情况，可通过调节系统快速适应工艺变化。

1.3 单级加压风机系列

“AI(Ce)”型系列单级悬臂加压风机是本文重点介绍的型号系列，采用单级叶轮、悬臂式转子设计。结构紧凑、占地面积小、维护方便是其突出特点。AI系列适用于需要中低压加压的场合，如跳汰机供风、搅拌槽充气、系统补压等。悬臂设计消除了双支撑风机的中间轴封问题，减少了泄漏点。

“S(Ce)”型系列单级高速双支撑加压风机采用两端支撑的转子结构，运行更加平稳，适用于更高转速和更大功率的场合。双支撑设计使转子动力学特性更优，临界转速更高，适合需要频繁调节或变工况运行的环境。

“AII(Ce)”型系列单级双支撑加压风机在AI系列基础上增加了支撑点，提高了转子刚性，同时保持了单级风机的结构相对简单性。适用于压力要求高于AI系列但低于多级风机的场合，是性价比很高的选择。

第二章 AI(Ce)2616-2.65型风机深度解析

2.1 型号命名规则与技术参数

按照行业规范，稀土提纯专用风机的型号包含丰富信息。以“AI(Ce)2616-2.65”为例：

“AI”：表示风机系列为单级悬臂加压风机

“(Ce)”：表示该风机专为铈组稀土提纯工艺设计优化，材料选择和内部处理考虑了稀土生产环境

“2616”：前两位“26”表示叶轮直径约为26分米（2600毫米），后两位“16”表示叶轮进口宽度约为16分米（1600毫米）。这一尺寸组合决定了风机的基本流量特性

“-2.65”：表示风机设计出口压力为2.65个大气压（绝对压力），即工作压力约为1.65个大气压（表压）

特别说明：如果没有“/”符号，则表示进风口压力为标准大气压（1个大气压）。如果标注为“AI(Ce)2616-2.65/1.05”，则表示进风口压力为1.05个大气压。

AI(Ce)2616-2.65基本性能参数：

设计流量：根据系统要求定制，通常在每分钟800-1200立方米范围

工作转速：约2950转/分钟（采用50Hz电源的异步电机直联驱动）

轴功率：约250-320千瓦（具体取决于实际工况点）

效率：在设计工况点可达82-86%

介质温度：通常不超过80°C（特殊设计可达到120°C）

允许含尘量：小于10毫克/立方米（如用于烟气等含尘气体需前置过滤）

2.2 结构特点与工作原理

AI(Ce)2616-2.65型风机采用单级、单吸入、悬臂式结构，由电机通过联轴器直接驱动。气体轴向进入叶轮，在高速旋转的叶轮作用下获得动能和压力能，经扩压器和蜗壳进一步将动能转换为压力能后排出。

悬臂式设计的优势：

结构简化：只有一端轴承箱，减少了密封点和故障概率

维护便利：拆卸时无需移动电机和进出口管道，只需拆除轴承箱即可抽出转子

无中间轴封：消除了双支撑风机中间轴封泄漏的隐患

成本较低：结构简单，制造成本相对较低

针对稀土提纯的专门优化：

材料选择：与气体接触的部件采用不锈钢或特种合金，防止稀土粉尘和药剂腐蚀

密封强化：采用多重密封组合，防止工艺气体泄漏和外部杂质进入

清洁设计：内部流道光滑无死角，减少物料沉积

监测完备：配备振动、温度监测点，实现预防性维护

第三章 风机核心配件详解

3.1 风机主轴

主轴是传递扭矩、支撑旋转部件的核心零件。AI(Ce)2616-2.65的主轴采用42CrMoA合金钢锻造，经调质处理后硬度达到HB240-280。主轴加工精度要求极高：径向跳动量不超过0.01毫米，与轴承配合处表面粗糙度达到Ra0.4。主轴设计需进行严格的临界转速计算，确保工作转速远离临界转速区（通常要求工作转速低于一阶临界转速的70%或高于二阶临界转速的130%）。

3.2 风机轴承与轴瓦

该型号风机采用滑动轴承（轴瓦）而非滚动轴承，原因在于滑动轴承更适合高速、重载工况，且阻尼特性好、寿命长。

轴瓦材料与结构：

材料：通常采用巴氏合金（锡基合金）衬层，厚度约1.5-3毫米，浇铸在钢背瓦上。巴氏合金具有良好的嵌入性和顺应性，能容忍少量杂质颗粒

结构：采用剖分式结构，便于安装和维护。瓦背上开有油槽和油孔，确保润滑充分

间隙控制：轴瓦与轴颈的径向间隙按轴颈直径的千分之1.2至1.5控制，如260毫米轴颈对应的间隙为0.31-0.39毫米

润滑系统：
强制循环油润滑系统包括油箱、油泵、冷却器、过滤器、压力调节阀等。润滑油通常选用ISO VG46透平油，进油压力维持在0.08-0.12MPa，回油温度不超过65°C。

3.3 风机转子总成

转子总成是风机做功的核心部件，包括叶轮、主轴、平衡盘（如有）、联轴器等。

叶轮设计与制造：
AI(Ce)2616-2.65采用后弯式离心叶轮，叶片数为12-16片。叶轮材料根据输送介质选择：

输送空气、氮气等惰性气体：采用16Mn低合金钢

输送含腐蚀性成分气体：采用304或316不锈钢

特殊要求时：可采用双向不锈钢或钛合金

叶轮制造工艺为整体锻造后五轴联动数控加工，保证型线精度和动平衡质量。叶轮需进行超速试验（转速为工作转速的115%持续2分钟）和动平衡校正，剩余不平衡量按G2.5级标准控制。

3.4 密封系统

气封：在叶轮进口处设置迷宫密封，由多道齿形环组成，利用节流效应减少气体泄漏。密封间隙控制在0.3-0.5毫米。

油封：在轴承箱两端采用骨架油封或机械密封，防止润滑油泄漏。油封材料通常为氟橡胶，耐温、耐油性能良好。

碳环密封：对于输送易燃、易爆或有毒气体的情况，采用碳环密封作为主密封。碳环密封由多个碳环组成，弹簧提供初始压紧力，运行时气体压力使碳环紧贴轴套。碳环密封的泄漏量极小，通常小于1立方米/小时。

轴承箱：轴承箱不仅支撑轴承，还起到收集润滑油、隔离外界污染的作用。轴承箱设计有观察窗、温度计插孔、呼吸器等。箱体采用铸铁HT250铸造，结构刚性足够以减小振动。

第四章 风机维护与修理要点

4.1 日常维护

振动监测：每天记录轴承座振动值，速度有效值不超过4.5毫米/秒，位移峰值不超过50微米。振动突然增大应立即停机检查。

温度监测：轴承温度不超过70°C，润滑油回油温度不超过65°C。

油系统检查：油位保持在视镜中部，油压稳定在规定范围，定期取油样分析。

密封检查：定期检查各密封点是否有泄漏，碳环密封的泄漏量应稳定无突变。

性能监测：记录流量、压力、电流等参数，绘制性能曲线，及时发现性能下降。

4.2 定期检修

小修（每运行3000-4000小时）：

检查并紧固所有连接螺栓

清洗油过滤器，更换润滑油

检查联轴器对中情况，调整偏差

检查密封间隙，必要时调整

中修（每运行12000-16000小时）：

包括小修所有项目

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

检查并清洁内部流道

校正转子动平衡

大修（每运行48000-60000小时）：

包括中修所有项目

全面解体风机，检查所有部件

测量主轴直线度、叶轮跳动等关键尺寸

根据磨损情况更换叶轮、轴瓦等易损件

重新涂覆内部防腐涂层

整机重新组装调试

4.3 常见故障处理

振动过大：

检查转子平衡是否破坏（需重新动平衡）

检查对中是否超差（重新对中）

检查地脚螺栓是否松动（紧固）

检查轴承是否磨损（更换）

检查叶轮是否积灰或腐蚀（清洁或更换）

轴承温度高：

检查润滑油量、油质（补充或更换）

检查冷却水系统（清洗冷却器）

检查轴承间隙（调整或更换轴瓦）

检查油路是否堵塞（清洗）

性能下降：

检查密封间隙是否过大（调整或更换密封）

检查叶轮磨损情况（修复或更换）

检查进口过滤器是否堵塞（清洗）

检查管路系统阻力（优化系统）

4.4 修理技术要点

叶轮修复：当叶片磨损厚度超过原始厚度的1/3或出现裂纹时需更换。小范围磨损可采用堆焊修复，但需注意控制焊接变形和应力，修复后必须重新进行动平衡。

轴瓦修复：巴氏合金层磨损超过厚度1/2或出现脱壳、裂纹时应重新浇铸。浇铸前需彻底清洗瓦背，预热至150-200°C，采用离心浇铸确保合金致密。加工后需刮研至接触面积不低于75%。

主轴修复：轴颈磨损可采用镀铬或热喷涂修复，修复后需精磨至原尺寸和精度。主轴直线度偏差超过0.03毫米/米需进行矫直。

第五章 工业气体输送风机的特殊考量

稀土提纯过程中需要输送多种工业气体，不同气体对风机设计和材料有不同要求。

5.1 各类工业气体的输送特点

氧气(O₂)：

高氧化性，严禁油脂接触

所有与气体接触部件需彻底脱脂处理

密封需特别严密，防止泄漏

通常采用不锈钢材质，流速需严格控制防止静电积聚

氢气(H₂)：

密度小、渗透性强，极易泄漏

需采用特殊密封（如干气密封、碳环密封组合）

防爆要求高，电机、电器需防爆设计

材料需考虑氢脆现象，避免高强度钢

氮气(N₂)、氩气(Ar)等惰性气体：

相对安全，但需防止窒息风险

重点保证密封，防止空气渗入污染气体

常规材料即可满足要求

二氧化碳(CO₂)：

潮湿环境下有腐蚀性

需考虑材料耐腐蚀性

低温可能形成干冰堵塞

工业烟气：

含有粉尘、腐蚀性成分

需前置高效过滤器

内部需防腐涂层或采用耐腐蚀材料

定期清洁防止积灰

5.2 气体性质对风机设计的影响

密度影响：气体密度直接影响风机的压头和功率。设计时需明确输送气体的密度，同一台风机输送不同密度气体时性能会发生变化。性能换算公式为：压力与气体密度成正比，功率也与气体密度成正比。

压缩性影响：对于高压比（通常大于1.2）的情况，需考虑气体压缩性，采用多变压缩过程计算代替等熵压缩计算。

腐蚀性影响：根据气体腐蚀成分选择合适材料，必要时内部涂覆防腐涂层。常用涂层有环氧树脂、聚氨酯、陶瓷涂层等。

危险性考虑：易燃易爆气体需采用防爆设计和安全措施，如防静电设计、泄漏监测、安全阀等。

5.3 AI(Ce)系列对不同气体的适应性

AI(Ce)系列风机通过材料选择、密封配置、安全附件的不同组合，可适应多种工业气体输送：

标准配置：适用于空气、氮气、氩气等惰性气体，材料为碳钢或不锈钢，密封为迷宫密封+油封。

防腐配置：用于氧气、二氧化碳等有腐蚀性气体，所有过流部件采用不锈钢，紧固件也采用不锈钢。

高压密封配置：用于氢气、氦气等易泄漏气体，采用碳环密封+迷宫密封组合，泄漏监测系统。

防爆配置：用于易燃易爆气体，电机、电器采用防爆型，外壳接地良好，内部避免尖角防止静电积聚。

第六章 选型与应用指南

6.1 AI(Ce)2616-2.65的典型应用场景

跳汰机供风：为稀土矿重力选矿跳汰机提供稳定气流，通过调节风量控制床层松散度

搅拌槽充气：为浸出、萃取过程的搅拌槽提供充气，增加气液接触

气力输送：输送稀土精矿或中间产品，采用稀相输送方式

系统加压：为封闭系统提供正压，防止有害气体外泄或空气进入

保护气循环：在需要惰性气氛的工序中循环氮气、氩气等

6.2 选型计算要点

流量确定：根据工艺要求计算所需气体流量，考虑系统漏损和工况变化，通常增加10-20%裕量。

压力确定：计算系统阻力，包括管道摩擦阻力、局部阻力、设备阻力、出口压力等总和，再增加10-15%裕量。

气体参数校正：如果输送气体不是空气，需按实际气体密度、温度、压力进行性能换算。

工况点检查：确保风机工作点位于高效区内（通常为最高效率点的80-110%流量范围），避免在小流量或大流量区长期运行。

驱动功率计算：轴功率计算公式为：轴功率等于（流量乘以压力增加）除以（3600乘以风机效率乘以机械效率）。电机功率需在轴功率基础上增加安全系数，通常为1.1-1.2。

6.3 安装与调试

基础要求：混凝土基础质量应为风机质量的3-5倍，基础固有频率应避开工作频率的±20%。预留地脚螺栓孔，一次灌浆后养生至少7天。

管道连接：进出口管道应设独立支撑，避免重量加载在风机上。靠近风机处设柔性接头减少振动传递。进口管道应直段长度不小于管径的1.5倍，避免涡流。

对中校正：采用双表法对联轴器进行对中，径向偏差不超过0.05毫米，角度偏差不超过0.05毫米/100毫米。运行升温后需复查对中。

试运行：先点动检查旋转方向，再空载运行2小时，检查振动、温度、噪声。正常后逐步加载至满负荷，记录各项参数。

结语

AI(Ce)2616-2.65型离心鼓风机作为轻稀土铈提纯工艺中的关键设备，其性能优劣直接影响生产效率和产品质量。通过深入了解其结构特点、配件系统、维护要点和气体适应性，可以更科学地选型、使用和维护这一设备。随着稀土提纯技术的不断进步，对离心鼓风机的要求也将越来越高，未来风机将向更高效率、更智能监测、更适应复杂工况的方向发展。作为风机技术人员，我们需要不断学习新知识、掌握新技术，为稀土行业提供更优质的装备支持。