轻稀土(铈组稀土)铈(Ce)提纯风机核心技术解析:以AI(Ce)1170-1.49型风机为例

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轻稀土(铈组稀土)铈(Ce)提纯风机核心技术解析:以AI(Ce)1170-1.49型风机为例

作者：王军（139-7298-9387）

关键词：轻稀土提纯，铈(Ce)提纯，离心鼓风机，AI(Ce)1170-1.49，风机配件，风机修理，工业气体输送，稀土冶炼

一、引言：稀土提纯工艺与风机技术的紧密结合

在稀土工业，特别是轻稀土（铈组稀土）的分离与提纯过程中，涉及焙烧、酸浸、萃取、结晶、干燥等多个关键工序。这些工序对工艺气体的流量、压力、纯净度及稳定性有着极为苛刻的要求，鼓风机正是提供核心动力与气源保障的关键设备。作为风机技术领域的从业者，我深知风机性能的优劣直接关系到稀土产品的纯度、回收率及生产成本。

本文将聚焦于轻稀土（以铈Ce为代表）提纯工艺流程中广泛应用的一类核心动力设备:离心鼓风机。我们将系统阐述其基础知识，并重点深入剖析一款典型设备：AI(Ce)1170-1.49型单级悬臂加压风机。同时，文章将详细解读风机核心配件功能，探讨风机维护修理要点，并对适用于输送各类工业气体的风机选型进行概要说明，旨在为稀土冶炼行业的技术人员提供一份实用的参考。

二、轻稀土(铈组稀土)提纯工艺对风机的特殊要求

轻稀土（镧、铈、镨、钕、钷、钐、铕）的提纯，尤其是铈（Ce）的提取，常涉及氧化焙烧（将Ce³⁺转化为Ce⁴⁺）、气体搅拌、物料输送、尾气处理等环节。这些环节对配套风机提出了独特要求：

介质多样性：需输送空气（用于氧化）、氮气（用于保护性气氛）、二氧化碳（特定反应气氛）、以及各类工艺尾气（可能含有酸性成分）。

压力与流量稳定性：萃取槽搅拌、气流干燥等工艺要求气量、压力恒定，微小波动可能影响化学反应平衡与物理分离效果。

耐腐蚀与洁净度：输送的气体可能带有腐蚀性成分（如微量酸雾、水汽），要求风机过流部件具备一定的耐蚀性，且内部密封良好，防止润滑油污染工艺气体或工艺气体污染润滑油。

运行可靠性与可维护性：稀土生产线连续作业性强，要求风机具备高可靠性，且关键部件便于检修更换，以降低停机损失。

为满足这些复杂需求，衍生出了专门针对稀土（Ce）工艺的系列化离心鼓风机。

三、铈(Ce)提纯专用离心鼓风机系列概览

根据不同的工艺流程、压力需求和介质特性，铈（Ce）提纯领域主要应用的离心鼓风机系列如下：

“C(Ce)”型系列多级离心鼓风机：采用多级叶轮串联，单机可提供较高压比。效率高，适用于需要中等至高压力、大流量的稳定气源场合，如大规模氧化焙烧后的气体输送。

“CF(Ce)”与“CJ(Ce)”型系列专用浮选离心鼓风机：专为稀土浮选工艺设计，侧重于在特定压力下提供稳定、可调的大流量气体，用于浮选槽充气搅拌，其气动性能与浮选工艺要求紧密结合。

“D(Ce)”型系列高速高压多级离心鼓风机：通常采用齿轮箱增速，转子转速极高，单级叶轮即可产生高压比，结构紧凑。适用于对压力和流量都有很高要求的尖端提纯环节。

“AI(Ce)”型系列单级悬臂加压风机：结构简单，维护方便，转子为悬臂式。适用于中低压力、中小流量的加压或气体输送场合，如物料输送、局部反应气供应等，是应用非常灵活的机型。

“S(Ce)”型系列单级高速双支撑加压风机：转子两端支撑，运行稳定性极佳，适用于高转速、中高压力的工况，常用于对振动要求严格的工艺段。

“AII(Ce)”型系列单级双支撑加压风机：同样是双支撑结构，相较于S系列可能更侧重于宽流量范围的稳定运行，兼顾效率与可靠性。

这些系列风机可输送的气体涵盖了空气、工业烟气、二氧化碳(CO₂)、氮气(N₂)、氧气(O₂)、氦气(He)、氖气(Ne)、氩气(Ar)、氢气(H₂)以及混合无毒工业气体。选型的核心在于根据气体的物性（密度、可燃性、腐蚀性等）、工艺所需的流量和压力参数进行匹配。

四、核心机型深度解析：AI(Ce)1170-1.49型单级悬臂加压风机

让我们以AI(Ce)1170-1.49这一具体型号为例，进行拆解式说明。

1. 型号解读：

“AI”：代表风机系列，即“单级悬臂加压风机”。悬臂式意指叶轮安装在主轴的一端，另一端由轴承箱支撑，结构紧凑，拆卸方便。

“(Ce)”：标识此风机设计时充分考虑了铈（Ce）提纯工艺的环境与介质特点，在材料选择、密封配置等方面可能做了适应性优化。

“1170”：表示风机在标准进气状态（通常指101.325 kPa， 20°C，相对湿度50%的空气）下的额定流量，单位为立方米每分钟。即此风机的设计流量为1170 m³/min。这是一个非常大的流量，表明该风机适用于大规模生产中的气体输送或搅拌工序。

“-1.49”：表示风机出口的绝对压力为1.49个标准大气压（绝压）。换算成常用的表压（相对于大气压的压力）约为0.49 kgf/cm²或49 kPa。这个压力属于中低压范围，适合用于克服管网阻力、提供气力提升或浅层搅拌等。

隐含参数：根据引言中的说明，型号中没有“/”符号，表示其进风口压力为1个标准大气压（绝压）。因此，该风机的实际压升（压比）为出口压力除以进口压力等于1.49。

2. 设计特点与应用场景：

结构特点：单级叶轮实现所需压升，悬臂式设计使得转子检查维护时无需拆卸进出口管路，大大简化了检修流程。结构刚性与动平衡精度要求高，以保障悬臂转子稳定运行。

性能特点：流量大，压力适中。其性能曲线（压力-流量曲线、效率-流量曲线、功率-流量曲线）在1170 m³/min设计点附近达到最佳效率。在实际选型时，需确保工艺所需的工作点位于风机稳定工作区内。

在铈提纯中的应用：如此大流量的风机，很可能用于回转窑或流化床焙烧系统的强制鼓风，为铈的氧化反应（2Ce₂O₃ + O₂ → 4CeO₂）提供充足的氧化性空气；或用于大型萃取槽、反应釜的气体搅拌，确保气液两相充分混合；亦可用于物料的气力输送系统作为动力源。

3. 选型确定：
如同“AI(Ce)400-1.3”与跳汰机配套选型一样，AI(Ce)1170-1.49的确定也必然是依据具体的工艺设备（如大型焙烧窑、巨型反应器）的气体消耗量、系统管网阻力计算、当地大气条件及介质特性（若输送非空气介质，需进行密度、温度等修正）综合计算得出的，以确保风机在高效区运行，满足工艺需求。

五、风机核心配件功能详解

以AI(Ce)1170-1.49这类高速旋转设备为例，其可靠运行离不开一系列精密配件的协同工作：

风机主轴：作为核心传动件，承载叶轮并传递扭矩。需采用高强度合金钢锻造，经调质处理，具有极高的强度、刚性和抗疲劳性能。其加工精度，特别是轴承档、叶轮安装位的尺寸精度和形位公差，直接影响整个转子总成的平衡。

风机转子总成：通常由主轴、叶轮、平衡盘（如有）、联轴器等部件组成，是风机做功的核心部件。总成完成后必须进行高精度动平衡校正，将残余不平衡量控制在标准（如G2.5级）以内，这是降低振动、保证长周期运行的根本。

风机轴承与轴瓦：对于大型高速风机，滑动轴承（轴瓦）应用广泛。轴瓦通常为巴氏合金衬里的剖分式结构，运行中在轴颈与瓦面之间形成稳定的油膜，具有承载力大、阻尼性能好、寿命长的优点。其间隙、油楔形状是关键设计参数。

轴承箱：容纳轴承（或轴瓦）、提供润滑油路、密封轴承座的关键箱体。它需要保证轴承的对中性，具有良好的刚性以吸收振动，内部油路设计需确保润滑油能充分冷却和润滑轴承。

密封系统：防止气体泄漏和介质互混的关键。

气封（迷宫密封）：安装在机壳与转轴之间，利用一系列节流齿隙来减小工艺气体的轴向泄漏。结构简单，无接触，但存在微量泄漏。

碳环密封：一种接触式机械密封，由多个碳环组成，在弹簧作用下紧贴轴套，实现近乎零泄漏的密封效果，尤其适用于对气体纯净度要求高或防止有毒有害气体外泄的场合。在AI(Ce)系列风机中，根据输送气体性质可选配。

油封：主要用于轴承箱两端，防止润滑油沿轴向外泄，同时阻止外部杂质进入轴承箱。常用的是唇形密封或机械式油封。

六、风机常见故障与修理维护要点

针对AI(Ce)1170-1.49这类大型风机，科学的维护与及时的修理是保障生产连续性的关键。

1. 日常维护与监测：

振动监测：定期使用振动分析仪监测轴承座处的振动速度或位移值，建立振动趋势图。振动异常升高往往是转子不平衡、对中不良、轴承磨损或叶片结垢的早期征兆。

温度监测：密切关注轴承温度（通常应<75°C）和润滑油温。温度骤升可能预示润滑不良、轴承故障或冷却系统问题。

声音监听：利用听棒定期监听轴承箱内部声音，异常的撞击、摩擦或连续啸叫声都需警惕。

润滑油管理：定期检查油位、油质，按周期进行油样分析，及时更换或过滤润滑油。

2. 常见故障与修理：

振动过大：

原因：转子积垢或部件脱落破坏动平衡；联轴器对中偏差超差；基础松动；轴承磨损；主轴弯曲。

修理：停机，重新进行转子动平衡校正；重新精确对中；紧固地脚；更换轴承；校验或更换主轴。

轴承温度高：

原因：润滑油量不足或变质；冷却水不畅（如有水冷）；轴承间隙不当或损坏；安装不当。

修理：补充或更换润滑油；清理冷却系统；调整或更换轴瓦/轴承；重新安装调整。

风量或压力不足：

原因：进口过滤器堵塞；密封间隙过大导致内泄漏严重；转速未达到额定值（如皮带打滑、电机问题）；叶轮磨损或腐蚀。

修理：清洗或更换过滤器；调整或更换密封件（如碳环）；检查驱动系统；修补或更换叶轮。

气体泄漏：

原因：气封或碳环密封磨损；机壳结合面垫片损坏。

修理：更换密封组件；更换密封垫片，紧固螺栓。

3. 大修要点：
风机运行一定周期（通常2-3年或根据状态监测决定）后应进行计划性大修。包括：全面解体清洗、检查所有零部件磨损情况、无损探伤检查主轴和叶轮关键部位、更换所有密封件和易损件、重新校正转子动平衡、重新对中、油系统彻底清洗等。大修后应进行单机试车，性能达标后方可投用。

七、输送不同工业气体的风机考量要点

如前所述，铈提纯工艺可能用到多种气体，风机选材与设计需相应调整：

空气：最常规介质，标准材料（如碳钢）即可。主要关注过滤，防止灰尘进入。

氮气(N₂)、氩气(Ar)等惰性气体：介质本身惰性，但可能用于干燥环境，需注意密封以防润滑油渗出污染系统。

氧气(O₂)：极度重要！氧气是强氧化剂和助燃剂。风机必须采用禁油设计，所有与氧气接触的部件需彻底脱脂清洗，密封采用特制材料（如铜基碳环），防止任何油脂进入引发燃爆。通常选用“无油润滑”型风机或采用特殊结构。

氢气(H₂)：密度小，渗透性强，易燃易爆。要求风机具有极高的气密性，轴封常采用干气密封或多级碳环密封。流道设计需考虑低密度气体的压缩特性。防爆等级需符合要求。

二氧化碳(CO₂)、工业烟气：可能含有湿气，形成碳酸等腐蚀性成分。过流部件（叶轮、机壳）需采用不锈钢或更高等级的耐腐蚀材料。密封系统需能防止湿气侵入轴承箱。

混合无毒工业气体：需明确具体成分，分析其腐蚀性、毒性、爆炸极限及密度，综合确定材料、密封和安全防护措施。

选型总原则：安全第一，介质适应性优先。必须根据气体的化学性质、物理参数，与风机厂家深入沟通，选择或定制正确的材料、密封形式和结构方案。

八、总结

离心鼓风机是轻稀土（铈组稀土）提纯工业中不可或缺的“肺腑”与“动脉”。从C(Ce)到AI(Ce)再到D(Ce)的系列化发展，体现了设备与工艺深度融合的专业化趋势。AI(Ce)1170-1.49型风机作为大流量悬臂风机的代表，其型号编码精准地传达了其结构与性能的核心信息。深入理解其配件构成与维修要点，是保障设备长周期稳定运行的基石。而面对多样的工业气体，恪守安全与适应性准则进行风机选型与改造，则是确保整个稀土提纯生产线安全、高效、环保运行的关键环节。

作为一名风机技术人员，我们不仅需要精通设备本身，更要不断学习工艺知识，使风机技术更好地服务于国家战略性新兴产业的发展，为提升我国稀土产业链的现代化水平贡献力量。

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