轻稀土(铈组稀土)铈(Ce)提纯风机 AI(Ce)2109-1.38 技术详解与应用

作者：王军（139-7298-9387）

关键词：铈提纯、稀土离心鼓风机、AI(Ce)2109-1.38、风机结构、风机维修、工业气体输送、稀土矿选冶

一、 引言：轻稀土提纯与鼓风机的关键角色

轻稀土，又称铈组稀土，主要包括镧(La)、铈(Ce)、镨(Pr)、钕(Nd)等元素，其冶炼与提纯是稀土产业链的核心环节。铈（Ce）作为其中丰度最高的元素，广泛应用于抛光材料、储氢材料、催化剂、有色金属合金等领域。从原矿到高纯产品的过程中，无论是选矿阶段的浮选、跳汰，还是冶炼阶段的焙烧、气体置换、物料输送，都离不开一个关键动力设备:离心鼓风机。

鼓风机在铈提纯工艺中扮演着“气体动力心脏”的角色。它通过提供稳定、可控、特定压力与流量的气体介质，直接参与物理分离与化学反应过程。例如，在浮选工序中，风机为浮选槽提供充足的空气，形成均匀细小的气泡，实现稀土矿物的有效富集；在火法冶炼中，风机为窑炉输送氧气或保护性气体，以控制氧化还原反应环境；在湿法冶炼的气体搅拌或物料风送中，风机更是不可或缺的动力源。因此，深入理解服务于铈提纯的专用鼓风机技术，对于优化工艺、保障生产连续性、提升产品纯度与收率至关重要。

本文将围绕专为轻稀土（铈组）提纯设计的 AI(Ce)2109-1.38 型单级悬臂加压离心鼓风机，系统阐述其技术基础、型号解读、核心配件、维护修理要点，并扩展介绍在稀土工业中输送各类工业气体的风机选型与应用。

二、 风机型号体系与 AI(Ce)2109-1.38 专项解读

在铈提纯领域，已形成一套成熟的专用风机产品序列，以满足不同工艺环节的特定需求：

“C(Ce)”型系列多级离心鼓风机：采用多级叶轮串联，适用于中等流量、较高压升的稳定气体输送场景，如物料风送系统或系统总送风。

“CF(Ce)” / “CJ(Ce)”型系列专用浮选离心鼓风机：针对浮选工艺优化设计，强调流量调节的灵敏性与运行的稳定性，确保浮选气泡大小和数量的均匀性。

“D(Ce)”型系列高速高压多级离心鼓风机：采用齿轮箱增速，实现单机高压力输出，适用于需要高压气体参与的化学反应或吹扫工艺。

“AI(Ce)”型系列单级悬臂加压风机：结构紧凑，维护方便，适用于流量较大、压力要求中等的场合，是浮选、搅拌、一般气体输送的主力机型。

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

型号 AI(Ce)2109-1.38 的完整技术解读：
该型号是“AI(Ce)”系列的代表性产品，其命名规则蕴含了核心性能参数：

“AI”：代表风机结构形式为单级、单吸入口、悬臂式（叶轮安装在主轴一端，另一端由轴承箱支撑）。

“(Ce)”：明确标识此风机专为铈等轻稀土元素的提纯工艺设计，在材料选择、密封形式、抗工况波动能力等方面进行了针对性优化。

“2109”：表征风机在标准进气状态下的额定容积流量，单位为立方米每分钟（m³/min）。即该风机每分钟可输送2109立方米的介质气体。

“-1.38”：表示风机出口处的气体表压为1.38个大气压（约138千帕）。此压力值是设备设计及与跳汰机、浮选槽等后端设备配套选型时确定的关键参数。根据规则，型号中没有“/”符号，表明其标准进气口压力为环境大气压（1个标准大气压）。

AI(Ce)2109-1.38 的设计定位是为铈矿浮选、跳汰或冶炼过程中的气体供给提供强大而稳定的动力源。其单级悬臂设计在保证足够性能的同时，简化了结构，使得日常检查、配件更换和维修更为便捷，非常适合连续生产、需高效维护的稀土选冶企业。

三、 AI(Ce)2109-1.38 风机核心配件结构与功能

深入理解风机配件，是进行正确操作和维护的基础。以下对 AI(Ce)2109-1.38的关键内部组件进行说明：

风机主轴：作为整个转子系统的核心承力与动力传递部件，要求极高的强度、刚性和动平衡精度。通常采用高强度合金钢锻造，经调质热处理，轴颈部位表面硬化处理以保证耐磨性。其尺寸、公差和形位公差直接决定了转子运行的稳定性和寿命。

风机转子总成：这是风机的“心脏”，由主轴、叶轮、平衡盘（如有）、联轴器等部件组成并精密动平衡校正。叶轮是核心做功部件，其三元流设计、叶片型线、材质（通常为不锈钢或特殊合金以抵抗稀土工艺中可能存在的腐蚀性气体）直接决定了风机的效率、压头和流量特性。

风机轴承与轴瓦：对于 AI(Ce)2109-1.38这类大中型悬臂风机，主轴承常采用滑动轴承（轴瓦）。轴瓦内衬巴氏合金，具有承载能力强、阻尼性能好、运行平稳、耐冲击的优点。润滑油在轴与轴瓦间形成稳定的油膜，实现液体摩擦，是保证长期高速运行的关键。轴承的间隙、油膜厚度需严格遵守设计规范。

密封系统：这是防止气体泄漏和介质污染的核心，尤其在输送特殊工业气体时。

气封与碳环密封：在叶轮轮盖侧，常采用迷宫密封（气封）与碳环密封组合的形式。迷宫密封通过多道节流间隙逐级降压，减少气体泄漏。碳环密封则利用多个碳环在弹簧力作用下紧贴轴套，形成更严密的径向接触式密封，对防止工艺气体外泄或空气内侵效果显著。

油封：主要安装在轴承箱两端，防止润滑油外漏和外部杂质进入轴承箱。通常采用唇形密封或机械密封。

轴承箱：是容纳主轴轴承、并提供稳定润滑系统的核心壳体。内部有精确的油路设计，确保润滑油能循环流动，带走轴承摩擦热，并对轴瓦进行充分润滑和冷却。轴承箱的刚性和散热设计至关重要。

四、 AI(Ce)2109-1.38 风机常见故障与修理要点

基于铈提纯生产连续性的高要求，风机的预防性维护和精准修理不可或缺。

振动超标：

可能原因：转子动平衡破坏（叶轮磨损、结垢、异物撞击）；轴承磨损或间隙过大；对中不良；基础松动。

修理要点：停机后，首要检查联轴器对中情况。拆卸检查轴承间隙和轴瓦磨损情况，超差必须更换。将转子总成送专业动平衡机进行现场或离线高速动平衡校正，直至达到国际标准ISO 1940 G2.5或更高等级。紧固地脚螺栓，检查管道是否有不当应力施加于风机壳体。

轴承温度过高：

可能原因：润滑油油质劣化、油量不足或油路堵塞；轴承间隙过小；冷却系统失效；负载过大。

修理要点：检查润滑油牌号是否正确，定期取样化验，按时换油。清洗润滑油路和冷却器，保证冷却水畅通。复查并调整轴承间隙至设计值。检查工艺系统，排除因管路堵塞等原因引起的过载。

风量或压力不足：

可能原因：进口过滤器堵塞；密封间隙（尤其是叶轮口圈密封）磨损过大，内部泄漏严重；转速下降（皮带打滑或电机问题）；叶轮腐蚀或严重磨损。

修理要点：清洗或更换进气过滤器。停机测量并调整迷宫密封、碳环密封的间隙，磨损超限的密封件必须更换。检查驱动端，确保转速达标。对叶轮进行宏观检查和无损探伤，如叶片变薄或出现穿孔，需进行补焊修复或整体更换，修复后必须重新做动平衡。

气体泄漏：

可能原因：碳环密封磨损、弹簧失效；壳体密封垫片老化；轴套磨损出现沟槽。

修理要点：这是涉及安全和工艺纯度的严重问题。必须定期检查并成组更换碳环密封组件。检查轴套的磨损情况，必要时更换。更换所有静密封垫片，确保紧固件均匀上紧。

修理总则：所有维修工作必须在断电、挂牌、确保安全的前提下进行。拆卸过程应做好标记，使用专用工具。装配时严格遵循技术文件要求的顺序、扭矩和间隙值。修理后务必进行单机试车，逐步升速至额定工况，监测振动、温度、噪声等参数均合格后，方可投入工艺联调。

五、 输送不同工业气体的风机技术考量

在铈的完整提纯链条中，风机输送的介质远不止空气。针对不同气体特性，风机设计需做特殊调整：

输送介质列表与特性：除空气外，还包括工业烟气（可能含腐蚀成分）、二氧化碳CO₂（密度高于空气）、氮气N₂（惰性保护气）、氧气O₂（助燃，高风险）、氦气He/氖气Ne（稀有、贵重）、氩气Ar（惰性保护气）、氢气H₂（密度低、易燃易爆）、以及各种混合无毒工业气体。

风机选型与设计调整要点：

气体密度修正：风机产生的压头与介质密度成正比。例如，输送密度大的CO₂时，相同转速下电机负载会显著增加，需核算电机功率；输送密度极小的H₂时，压头会大幅下降，为达到相同压力效果可能需要更高转速或更多级数。性能换算遵循比例定律中的密度修正公式。

密封系统强化：对于贵重气体（如He、Ne）或危险气体（H₂、O₂），必须采用更高级别的密封组合，如“迷宫密封+碳环密封+氮气阻塞密封”的多重密封，确保“零泄漏”。输送氧气时，所有与气体接触的部件必须彻底脱脂，防止燃爆。

材料兼容性：输送潮湿或含酸性组分的工业烟气时，过流部件（叶轮、壳体流道）需选用耐蚀等级更高的不锈钢（如316L）或进行特种涂层处理。

安全设计：输送氢气时，风机需满足防爆要求（如Ex d IIB T4），采用防静电结构，并设置泄漏监测和紧急停车系统。轴承箱等部件需与气腔完全隔离，防止氢气渗入。

热力计算：对于可能发生温升的气体，需精确计算压缩过程的热力变化，防止过热，必要时增加中间冷却。

对于 AI(Ce)2109-1.38这类风机，当用于输送非空气介质时，其型号可能会衍生出特定变体，或在采购技术协议中明确介质成分、密度、温度、密封等级等特殊要求，以确保设备的长期安全稳定运行。

六、 结论

服务于轻稀土铈提纯的离心鼓风机，是融合了流体力学、材料科学、机械设计与工艺知识的精密设备。AI(Ce)2109-1.38 型单级悬臂加压离心鼓风机作为该领域的经典机型，以其合理的结构、优异的性能和良好的可维护性，在铈的选冶流程中发挥着不可替代的作用。

从精准的型号解读，到对主轴、转子、轴承、密封等核心配件的深刻理解，再到系统性的故障诊断与维修实践，以及针对不同工业气体特性的灵活选型与应用，构成了风机技术专家和现场工程师必备的知识体系。只有做到知其然且知其所以然，才能确保这台“气体动力心脏”高效、长寿、安全地跳动，从而为提升我国稀土资源的高质化利用水平提供坚实的装备保障。

在实际应用中，建议建立每台 AI(Ce)2109-1.38风机的全生命周期技术档案，记录其运行参数、维护记录、修理详情，通过数据积累实现预测性维护，最终实现生产效率与经济效益的最大化。