轻稀土(铈组稀土)镧(La)提纯风机D(La)2710-1.69技术全解

作者：王军（139-7298-9387）

关键词：轻稀土提纯、铈组稀土、镧(La)提纯风机、D(La)2710-1.69、离心鼓风机、风机配件、风机修理、工业气体输送、多级离心鼓风机

引言：稀土提纯与风机技术的重要性

稀土元素作为现代工业的“维生素”，在新能源、电子信息、航空航天等领域具有不可替代的作用。轻稀土（铈组稀土）主要包括镧、铈、镨、钕等元素，其中镧(La)的提纯工艺对风机设备提出了特殊要求。在镧的湿法冶金提纯过程中，离心鼓风机承担着气体输送、氧化反应供气、气氛控制等关键任务，其性能直接影响产品纯度、能耗和生产效率。

本文将围绕轻稀土(铈组稀土)镧(La)提纯专用风机:D(La)2710-1.69型高速高压多级离心鼓风机，系统阐述其技术原理、结构特点、配件组成、维护修理要点，并对稀土工业中各类气体输送风机进行综合性说明，为行业技术人员提供实用参考。

一、稀土提纯工艺对风机设备的特殊要求

轻稀土提纯，特别是镧的分离与精制，常采用溶剂萃取、氧化还原、煅烧等工艺。这些工艺环节需要精确控制气体流量、压力和纯度，对鼓风机提出了以下特殊要求：

耐腐蚀性：提纯过程中可能接触酸性气体、含氟化合物等腐蚀性介质

压力稳定性：萃取槽曝气、氧化反应需要恒定的气体压力

流量精确控制：不同工艺阶段需要不同的气量配比

气体纯度保障：防止润滑油污染工艺气体，确保产品纯度

连续运行可靠性：稀土生产线通常连续运行，要求风机故障率低

针对这些要求，风机行业开发了专门针对稀土提纯的系列产品，其中D系列高速高压多级离心鼓风机在高压气体输送方面表现尤为突出。

二、D(La)2710-1.69型风机全面解析

2.1 型号命名规则与技术参数

根据行业标准，风机型号“D(La)2710-1.69”含义如下：

“D”：表示D系列高速高压多级离心鼓风机

“(La)”：专门针对镧提纯工艺优化的特种型号

“2710”：表示额定流量为每分钟2710立方米（在标准进气状态下）

“-1.69”：表示风机出口压力为1.69个大气压（表压）

进气压说明：型号中没有“/”符号，表示进口压力为标准大气压（1个大气压）

该风机主要设计参数：

流量范围：2400-3000 m³/min（可调）

出口压力：1.69 atm（可根据工艺需要调整）

进气压力：标准大气压

适用气体：空气、氮气、氧气等工艺气体

配套设备：主要与稀土萃取槽、氧化反应器、煅烧窑等设备配套使用

2.2 设计与结构特点

D(La)2710-1.69采用多级离心式设计，具有以下结构特点：

1. 多级叶轮设计
风机采用8-10级后弯式叶轮串联结构，每级叶轮均经过空气动力学优化，确保在高压比下仍保持较高效率。叶轮材料根据输送气体性质选择，对于含腐蚀性成分的气体，采用不锈钢或特种合金材料。

2. 高速直联传动
采用齿轮箱增速传动，电机转速通过高速齿轮箱提升至工作转速（通常为8000-12000 rpm），这种设计减少了传动损失，提高了整体效率。

3. 紧凑型壳体结构
风机壳体采用水平剖分式设计，便于维护检修。气体流道经过特殊设计，减少涡流损失，提高压气效率。

4. 先进密封系统
针对稀土提纯工艺对气体纯度的要求，采用多重密封组合：

级间密封：迷宫密封或碳环密封，减少内部泄漏

轴端密封：干气密封或碳环密封，防止气体外泄和污染物进入

特殊考虑：对于氧气输送，采用完全无油密封系统

2.3 在镧提纯工艺中的应用点

萃取槽曝气：向萃取槽提供均匀气流，促进两相混合，提高传质效率

氧化工序：向氧化反应器提供精确计量的氧气或空气，控制氧化程度

煅烧供气：为稀土盐类煅烧提供可控气氛，确保分解完全

气体保护：在敏感工序提供氮气保护，防止产品氧化

三、风机核心配件详解

3.1 风机主轴系统

D(La)2710-1.69的主轴采用高强度合金钢（如42CrMo）锻造而成，经过调质处理和精密加工，确保在高速旋转下的强度和刚度。主轴设计需考虑：

临界转速远高于工作转速（通常1.4倍以上）

轴颈部位表面硬化处理，提高耐磨性

严格的动平衡要求，剩余不平衡量小于1.0 g·mm/kg

3.2 轴承与轴瓦

该风机采用滑动轴承（轴瓦）支撑，相比滚动轴承具有以下优势：

更高的承载能力，适合高速重载工况

更好的阻尼特性，抑制振动

更长使用寿命，维护得当可达5-8年

轴瓦材料通常为巴氏合金（锡锑铜合金），其特性：

良好的嵌入性和顺应性，容忍少量异物

优异的抗胶合性能

可靠的热传导能力，帮助散热

轴承润滑采用强制循环油系统，配备油泵、冷却器和过滤器，确保油温、油压和油质稳定。

3.3 转子总成

转子总成包括主轴、叶轮、平衡盘、联轴器等组件，其特点：

叶轮：每级叶轮单独进行动平衡，然后整体组装后再次平衡

平衡盘：自动平衡轴向推力，减少推力轴承负荷

装配精度：叶轮与轴采用过盈配合，加热装配确保同心度

3.4 密封系统

气封（级间密封）
采用迷宫密封设计，利用多次节流膨胀原理减少泄漏。关键参数：

密封间隙：0.2-0.4 mm（根据温度和材料膨胀计算）

密封齿数：每级6-8齿

材料选择：与转子材料不同，防止咬合

油封（轴承密封）
防止润滑油泄漏和外部污染物进入：

接触式油封：骨架油封或填料密封

非接触式油封：迷宫油封与甩油环组合

近年趋势：采用磁性流体密封或机械密封

碳环密封
在特殊工况下使用，如输送易燃易爆或有毒气体：

材料：高纯度石墨，添加金属或陶瓷增强

结构：分瓣式设计，弹簧加载确保贴合

优点：自润滑、耐高温、适应少量轴跳动

3.5 轴承箱

轴承箱是支撑转子系统的关键部件，设计要求：

足够的刚性，减少变形对轴承间隙的影响

合理的散热结构，控制轴承温度

完善的密封，防止漏油和进水

精密的加工，确保轴承孔的同轴度和垂直度

四、风机维护与修理要点

4.1 日常维护检查

振动监测：每天记录轴承振动值，ISO 10816标准要求振动速度不超过4.5 mm/s

温度检查：轴承温度不超过75℃，油温不超过65℃

润滑油管理：定期取样分析，水分不超过0.05%，机械杂质不超过0.01%

性能监测：记录进出口压力、流量、电流等参数，绘制趋势图

4.2 常见故障处理

故障一：振动超标
可能原因及处理：

转子不平衡：停机重新做动平衡

对中不良：重新调整电机与风机对中

轴承磨损：检查更换轴瓦

基础松动：检查紧固地脚螺栓

故障二：轴承温度高
处理步骤：

检查润滑油量、油压和油温

清洗油冷却器，确保冷却水畅通

检查轴承间隙，标准间隙为轴颈直径的0.1%-0.15%

检查轴瓦接触面，要求接触角60-90°，接触点均匀

故障三：气量不足
可能原因：

过滤器堵塞：清洗或更换滤芯

密封间隙过大：检查调整或更换密封

转速下降：检查电机和传动系统

工艺系统阻力增加：检查管道和阀门

4.3 大修要点

D(La)2710-1.69风机建议每运行24000-30000小时进行一次大修，主要内容：

转子全面检查

叶轮无损检测：磁粉或超声波检查裂纹

轴颈测量：检查圆度、圆柱度，公差不超过0.02 mm

动平衡校正：要求达到G2.5级平衡精度

轴承系统检修

轴瓦检查：巴氏合金层无脱落、裂纹，重新刮研确保接触良好

轴承座检查：检查水平度和同轴度

油系统清洗：包括油箱、油管、冷却器等

密封更换

测量调整各级密封间隙

更换所有碳环密封和油封

检查气封磨损情况，必要时更换

对中调整
采用双表法或激光对中仪，要求：

径向偏差不超过0.05 mm

角度偏差不超过0.05/100 mm/mm

考虑运行时温度膨胀的影响

4.4 修复后的试车

大修后试车分三步：

机械试车：拆除联轴器，单独试电机和齿轮箱

无负荷试车：连接风机但不带工艺系统，运行2-4小时

负荷试车：逐步加载至额定工况，全面监测各项参数

试车合格标准：

轴承振动≤2.8 mm/s

轴承温度≤70℃

无异常噪声和泄漏

性能达到设计参数的95%以上

五、稀土工业气体输送风机系列介绍

稀土提纯涉及多种气体输送需求，不同工艺环节需要不同类型的风机：

5.1 “C(La)”型系列多级离心鼓风机

特点：中压、大流量，压力范围1.2-2.0 atm

应用：主要用于稀土萃取槽的搅拌曝气，提供均匀大气量气体

优势：效率高、运行平稳、维护简单

5.2 “CF(La)”型与“CJ(La)”型系列专用浮选离心鼓风机

设计特点：专门为稀土浮选工艺优化，具有宽广的稳定工作区

CF与CJ区别：CF型更注重防腐蚀，CJ型强调节能高效

应用场景：稀土矿石浮选分离工序，提供气泡所需气体

5.3 “AI(La)”型系列单级悬臂加压风机

结构特点：单级叶轮、悬臂结构，紧凑轻便

压力范围：1.1-1.5 atm，小流量高压比

适用场景：小型试验线、辅助工序、气体循环

5.4 “S(La)”型系列单级高速双支撑加压风机

技术特征：高速直驱，转速可达20000 rpm以上

优势：体积小、重量轻、调节范围宽

应用：需要快速调节的工艺环节，如氧化反应控制

5.5 “AII(La)”型系列单级双支撑加压风机

设计理念：可靠性优先，双支撑结构运行更稳定

适用气体：各种腐蚀性、有毒有害气体

密封选择：可根据气体特性配置相应密封系统

六、各类工业气体的输送要点

稀土提纯涉及多种气体，不同气体对风机有特殊要求：

6.1 空气输送

最常见工况，按标准风机设计

注意过滤，防止灰尘磨损叶轮

湿度控制，避免冷凝引起腐蚀

6.2 工业烟气输送

高温：需考虑材料热强度和冷却措施

腐蚀性：选择耐蚀材料，如不锈钢316L

颗粒物：前置除尘，减少叶轮磨损

6.3 二氧化碳(CO₂)输送

高密度：电机功率需相应增大

可压缩性：注意温升计算

安全性：CO₂浓度监测，防止缺氧风险

6.4 氮气(N₂)、氧气(O₂)输送

氮气：惰性气体，相对简单，注意纯度保持

氧气：高风险气体，要求：

全无油设计，防止油脂氧化爆炸

材料与氧相容（禁铜、禁油脂）

流速限制，防止静电积聚

严格清洗，去除所有有机物

6.5 稀有气体（He、Ne、Ar）输送

氦气(He)：分子小，易泄漏，需要特殊密封

氩气(Ar)：密度大，类似CO₂，功率需求高

共同点：气体昂贵，要求泄漏率极低

6.6 氢气(H₂)输送

最小分子量：泄漏风险最高，需要专门密封

爆炸风险：防爆设计，接地良好

材料选择：防止氢脆，选用低强度钢或特种合金

6.7 混合无毒工业气体输送

按最危险组分设计安全措施

考虑混合气体的物性参数（平均分子量、比热比等）

注意组分变化对风机性能的影响

七、风机选型与工艺匹配要点

为稀土提纯工艺选择风机时，需综合考虑：

7.1 工艺参数确定

气体种类及成分：决定材料选择和密封类型

流量范围：最大、最小和正常工作流量

压力要求：进口压力、出口压力、系统阻力

温度条件：进气温度、工艺过程温度变化

特殊要求：纯度、湿度、洁净度等

7.2 选型计算要点

流量计算：考虑工艺波动和安全系数，通常取1.1-1.2倍

压力确定：系统阻力计算需准确，包括管道、阀门、设备阻力

功率估算：使用离心鼓风机功率计算公式：功率（千瓦）等于流量（立方米每秒）乘以压升（帕斯卡）除以风机效率除以机械效率除以1000

转速选择：根据比转速和效率曲线选择最优转速

7.3 与工艺设备匹配

萃取槽：需要稳定流量，压力波动小

氧化反应器：需要精确流量控制，响应速度快

煅烧窑：需要耐高温，适应温度变化

气体保护系统：需要高可靠性，防止意外中断

八、未来发展趋势

稀土提纯风机技术正朝着以下方向发展：

智能化控制：物联网技术应用，实现远程监控和预测性维护

高效节能：三元流叶轮、高速直驱等新技术提高效率

材料进步：复合材料、陶瓷涂层延长使用寿命

标准化设计：模块化设计缩短交货期，降低维护成本

绿色环保：低泄漏、低噪声、全生命周期环保设计

结语

D(La)2710-1.69型高速高压多级离心鼓风机作为轻稀土镧提纯的关键设备，其性能直接影响生产效率和产品质量。深入理解风机结构、掌握维护修理技术、合理选型配套，是确保稀土生产线稳定运行的基础。随着稀土产业向高纯化、精细化发展，对风机技术提出了更高要求，这需要设备制造商与用户紧密合作，不断优化创新，共同推动我国稀土产业的科技进步。

作为风机技术人员，我们应持续关注行业动态，学习新技术，积累实践经验，为稀土这一战略资源的开发利用提供可靠的装备保障。希望本文能为同行提供有益参考，共同促进行业技术进步。