轻稀土(铈组稀土)镧(La)提纯风机:D(La)805-1.64型离心鼓风机技术解析

作者：王军（139-7298-9387）

关键词：稀土提纯，镧分离，离心鼓风机，D(La)805-1.64，风机配件，风机修理，工业气体输送，多级离心风机，轴瓦，碳环密封

引言

在稀土矿物提纯工艺中，尤其是轻稀土（铈组稀土）中镧（La）元素的分离与提纯，气体输送与压力控制设备扮演着至关重要的角色。离心鼓风机作为提供稳定气流与压力的核心动力设备，其性能直接影响到萃取、浮选、吹扫、气动输送等关键工序的效率与产品质量。本文将聚焦于轻稀土镧提纯工艺中广泛应用的高速高压多级离心鼓风机，以其典型代表型号D(La)805-1.64为核心，系统阐述其基础知识、结构原理、配件功能、维护修理要点，并对输送各类工业气体的适应性进行深入探讨。

第一章 稀土提纯工艺与风机概述

轻稀土（铈组稀土）主要包括镧(La)、铈(Ce)、镨(Pr)、钕(Nd)等元素，其提纯通常涉及采矿、选矿、焙烧、酸溶、萃取、沉淀、煅烧等多道工序。在湿法冶金环节，如溶剂萃取、气动搅拌、物料输送、烟气处理等，都需要特定压力与流量的洁净气体或工艺气体。离心鼓风机因其压力范围广、流量稳定、运行平稳、易于调节等特点，成为这些工艺的理想气源设备。

针对稀土提纯的不同工艺段，发展出了系列化的专用离心鼓风机：

“C(La)”型系列多级离心鼓风机：适用于中压、大风量场合，常为萃取槽或反应釜提供搅拌气源。

“CF(La)”型与“CJ(La)”型系列专用浮选离心鼓风机：专门为稀土浮选工艺设计，提供稳定气泡所需的气源，风压与气泡大小、分布密切相关。

“D(La)”型系列高速高压多级离心鼓风机：本文重点，适用于对出口压力要求较高的工序，如高压气动输送、深层液体的鼓泡搅拌或特定反应的压力环境维持。

“AI(La)”型系列单级悬臂加压风机与“AII(La)”型系列单级双支撑加压风机：结构相对简单，适用于压力需求较低、空间有限的场合。

“S(La)”型系列单级高速双支撑加压风机：高转速单级叶轮实现较高压比，适用于中等流量和压力的工艺点。

这些风机可根据工艺需求，输送空气、氮气、氧气、二氧化碳、各类惰性气体（氦、氖、氩）乃至氢气等混合无毒工业气体。

第二章 D(La)805-1.64型风机详解

2.1 型号解读与技术参数

风机型号“D(La)805-1.64”蕴含了其核心性能指标：

“D”：代表该风机属于D系列高速高压多级离心鼓风机。该系列特点是通过多个叶轮串联工作，气体经逐级压缩，最终达到较高的出口压力。转子通常采用高转速设计，以紧凑的结构实现高压输出。

“La”：特指该风机设计优化适用于镧（La）元素提纯的相关工艺流程，在材料选择、密封形式、抗腐蚀处理等方面可能针对该工艺环境有特殊考量。

“805”：表示风机在标准进气状态（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。即D(La)805-1.64型风机的额定流量为805立方米每分钟。这是一个重要的选型参数，需与工艺所需气量匹配。

“-1.64”：表示风机出口的绝对压力值为1.64个标准大气压。需要注意的是，型号中未出现“/”符号，这明确表示该风机的进口压力为1个标准大气压（绝压）。因此，该风机的压升（或压比）为出口压力与进口压力之比，即1.64/1.0 = 1.64。其产生的有效压力（表压）约为0.64个大气压（或约64kPa）。

该型号风机广泛应用于镧提纯工艺中需要较高气源压力的环节，例如：

高压气力输送浓缩稀土浆料或粉体。

为高压反吹清洗系统提供气源。

维持特定高压反应容器内的气氛环境。

作为前级增压设备，为更高压力的系统供气。

2.2 结构组成与工作原理

D(La)805-1.64型风机作为多级离心鼓风机，其核心工作原理是动能转化为压力能。驱动电机（通常通过增速齿轮箱）带动风机主轴高速旋转，固定在主轴上的多个叶轮随之转动。气体从进气口轴向吸入，进入第一个叶轮。在高速旋转的叶轮中，气体受离心力作用被加速甩出，获得很高的动能。随后，气体进入扩压器，流道截面积增大，气体流速降低，部分动能转化为静压能。接着，气体经回流器导向下一个叶轮的进口，进行下一级的压缩。如此经过多级（具体级数根据设计压力而定）连续的“加速-扩压”过程，气体压力逐级升高，最终从蜗壳出口排出，达到所需的1.64个大气压的出口压力。

其核心部件构成如下：

转子总成：这是风机的“心脏”。包括风机主轴、所有叶轮、平衡盘、联轴器部件等。主轴通常采用高强度合金钢整体锻制，经过精密加工和动平衡校正，确保在高转速下平稳运行。叶轮是能量转换的关键，多采用后弯式叶片设计，效率高、性能曲线稳定。材质根据输送气体性质选择，对于可能接触腐蚀性介质的工艺，会选用不锈钢或特种合金。

轴承与润滑系统：D系列高压风机常采用滑动轴承（轴瓦）来支撑高速重载的转子。轴瓦通常为巴氏合金衬里，具有良好的嵌入性和磨合性，能承受较大的冲击载荷。轴承箱内设有强制润滑系统，由油泵持续供油，形成稳定的油膜，起到润滑、冷却和减振的作用。

密封系统：这是防止气体泄漏和油污染的关键，尤其在输送贵重、危险或高纯度气体时至关重要。

气封（级间密封与轴端密封）：用于减少或防止高压气体向低压区泄漏。在D(La)805-1.64这类风机中，常采用迷宫密封，利用一系列节流齿与轴形成微小间隙，使气体经过多次节流膨胀达到密封效果。

碳环密封：一种重要的接触式或半接触式轴端密封。由多个碳环组成，在弹簧力作用下与轴套保持紧密接触，有效阻止气体外泄。其优点是密封效果好，摩擦功耗低，有一定自润滑性，常用于对密封要求较高的场合。

油封：安装在轴承箱两端，主要用于防止润滑油沿轴泄漏到风机外部，同时阻止外部杂质进入轴承箱。

机壳与固定部件：包括进气机壳、中间机壳、排气蜗壳、扩压器、回流器等。它们共同构成了气体的流道，并支撑着转子、轴承等内部部件。机壳通常为水平剖分式，便于安装和检修。

第三章 核心配件功能与维护要点

3.1 关键配件详解

风机主轴：承受所有旋转部件的重量、传递扭矩、并抵抗气体力产生的弯矩。要求极高的强度、刚性和动平衡精度。维护重点是定期检查轴的直线度、表面光洁度（尤其与密封、轴承接触部位），防止疲劳裂纹和腐蚀。

风机轴承与轴瓦：滑动轴承的轴瓦是易损件。运行中需密切监控轴承温度、振动值以及润滑油质。轴瓦间隙是关键参数，过大导致振动加剧，过小则可能引起烧瓦。定期检修时需要检查轴瓦的巴氏合金层有无磨损、剥落、裂纹或划伤。

风机转子总成：除主轴外，叶轮的完好至关重要。叶轮可能出现叶片磨损（输送含尘气体时）、腐蚀、或附着结垢。动平衡被破坏是引起风机剧烈振动的常见原因。大修时必须对转子总成进行高精度动平衡校正。

气封与碳环密封：迷宫密封的间隙调整直接影响风机效率和内泄漏量。碳环密封属于消耗品，需定期检查碳环的磨损情况、弹簧弹力是否失效。更换碳环时，必须保证环的开口间隙、与轴套的接触均匀性符合技术要求。

轴承箱：作为轴承和润滑油的容器，其完整性、清洁度以及冷却水（如果配备）通道的畅通至关重要。需防止油封失效导致的漏油，以及水、气进入导致的润滑油乳化变质。

3.2 风机常见故障与修理

针对D(La)805-1.64这类高压风机，常见故障及修理策略包括：

振动超标：

原因：转子不平衡（叶轮积垢、磨损不均、部件松动）；对中不良（联轴器对中数据超差）；轴承损坏（轴瓦磨损、间隙过大）；基础松动或管道应力。

修理：停机检查，重新进行转子动平衡校正；重新精确对中；检查更换轴瓦；紧固地脚螺栓，调整管道支撑。

轴承温度过高：

原因：润滑油量不足或油质恶化（含水、杂质）；轴瓦间隙过小或接触不良；冷却系统故障（油冷器堵塞、冷却水不足）；负载过大。

修理：检查油位、油泵，更换合格润滑油；刮研调整轴瓦间隙至标准值；清洗油冷器，检查冷却水系统；检查工艺系统是否超压运行。

风量或压力不足：

原因：进口过滤器堵塞；密封间隙（尤其是迷宫密封和碳环密封）磨损过大，内泄漏严重；转速未达到额定值（电机、变频器或齿轮箱问题）；叶轮腐蚀或磨损严重。

修理：清洗或更换过滤器；检查并调整或更换气封、碳环密封；检查驱动系统；视情况修复或更换叶轮。

气体泄漏：

原因：轴端密封（碳环密封或其它形式密封）失效；机壳中分面或接管法兰密封垫老化损坏。

修理：更换碳环密封组件及其它密封件；更换中分面或法兰密封垫，均匀紧固螺栓。

大修流程概述：风机运行一定周期或出现严重故障时需进行解体大修。主要步骤包括：停机、隔离、拆卸进出口管路和联轴器；吊开上机壳；测量并记录各部间隙（轴承间隙、密封间隙、叶轮与机壳间隙）；吊出转子总成；全面检查清洗各部件；更换所有易损件（轴瓦、密封件、密封垫等）；修复或更换损坏件；回装并精确调整所有间隙；重新对中；单机试车（检查振动、温度、噪声、性能）。

第四章 输送工业气体的特殊考量

D(La)805-1.64型风机设计虽针对空气和镧提纯工艺，但离心鼓风机通过针对性设计，可适配多种工业气体。在选型和应用时，必须根据气体特性进行特殊考量：

气体密度：风机产生的压头与气体密度密切相关。输送密度大于空气的气体（如CO₂、O₂），在相同转速和流量下，所需功率更大，电机和轴承负载增加。输送密度小的气体（如H₂、He），压头会降低，要达到相同压力可能需要更高转速或更多级数。必须根据实际气体成分和工况重新核算性能曲线和功率。

腐蚀性：如输送含有酸性组分（如SO₂、CO₂湿气）的工业烟气，或氧气（强氧化性），风机过流部件（叶轮、机壳、密封）需采用耐腐蚀材料，如316L不锈钢、蒙乃尔合金等，并进行特殊的表面处理。

危险性：

氧气：忌油。整个润滑系统必须与气体区完全隔离，采用碳环密封等非接触式或特殊密封严防油汽渗入。所有接触氧气的部件需进行严格脱脂处理。

氢气：密度小、易泄漏、易燃易爆。对密封性要求极高，通常采用干气密封等尖端密封技术。电机需防爆。设计上需考虑防止静电积聚。

惰性气体（如N₂、Ar、He、Ne）：虽化学性质稳定，但可能用于窒息环境，对密封的可靠性要求同样高，防止泄漏造成工艺浓度下降或安全风险。

纯度要求：对于高纯度气体输送（如电子级N₂、O₂），必须确保风机内部极其洁净，无油、无污染、无脱落物。采用全无油设计（如磁悬浮或空气轴承），或确保润滑油系统与气路绝对隔离，并使用特殊密封。

温度与湿度：输送高温气体需考虑材料的热膨胀、冷却以及轴承的隔热冷却。湿气体可能导致冷凝腐蚀或结垢，需考虑机壳排水和防腐设计。

因此，当D(La)系列风机用于输送非空气介质时，用户必须向制造商明确提供气体的完整组分、温度、压力、湿度及特殊要求，以便进行定制化设计和材料选择，确保安全、高效、长周期运行。

结论

D(La)805-1.64型高速高压多级离心鼓风机作为轻稀土镧提纯工艺中的关键动力设备，其高达805立方米每分钟的流量和1.64个大气压的出口压力，能够满足诸多高压气力工艺的需求。深入理解其型号含义、掌握其由转子总成、轴瓦、碳环密封等核心部件构成的工作原理，是正确使用和维护的基础。针对性的定期维护与精准修理，尤其是对易损件和密封系统的关注，是保障风机长期稳定运行、确保稀土提纯生产线连续高效的关键。同时，认识到风机输送不同工业气体时的特殊技术要求，是实现设备安全、拓展其应用范围的前提。随着稀土工业技术的不断进步，对离心鼓风机的效率、可靠性和适应性也必将提出更高的要求。