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轻稀土(铈组稀土)铈(Ce)提纯风机AI(Ce)873-2.32技术详解

作者:王军(139-7298-9387)

关键词:轻稀土提纯、铈(Ce)提纯风机、AI(Ce)873-2.32、离心鼓风机、风机配件、风机维修、工业气体输送、稀土矿选矿设备

引言

在轻稀土(铈组稀土)的工业化提取与提纯工艺中,离心鼓风机作为关键的气体输送与加压设备,其性能直接影响到生产流程的稳定性、效率及最终产品的纯度。铈(Ce)作为轻稀土家族中含量最丰富的元素,其提纯过程常涉及浮选、焙烧、气体输送等多个环节,对风机的耐腐蚀性、压力稳定性及气体介质适应性提出了特殊要求。本文将围绕稀土矿提纯用离心鼓风机的基础知识,重点剖析AI(Ce)873-2.32型风机的技术特点,并系统阐述风机核心配件、常见维修要点,以及针对不同工业气体的风机应用选型。

第一章:稀土提纯工艺与风机需求概述

轻稀土(铈组稀土)主要包括镧(La)、铈(Ce)、镨(Pr)、钕(Nd)等元素,其矿石常采用浮选、磁选、化学浸出等联合工艺进行分离提纯。在此过程中,离心鼓风机主要承担以下任务:

浮选供气:为浮选机提供稳定、足量的空气,通过气泡携带矿物颗粒实现分选。对风量的稳定性和可调性要求高。

工艺气体输送:在焙烧、还原或化工处理阶段,输送氧气(O₂)、氮气(N₂)、二氧化碳(CO₂)等特定工业气体。

烟气处理与排放:输送生产过程中产生的工业烟气,要求风机具备一定的耐温、抗腐蚀能力。

系统加压:为某些密闭或压力反应环节提供气源动力。

因此,用于铈提纯的风机不仅需要满足基本的压力-流量参数,更需考虑介质腐蚀性、密封可靠性以及长期运行的稳定性。

第二章:铈(Ce)提纯专用离心鼓风机系列简介

针对稀土提纯的不同工艺段,发展出了多个专用风机系列,各系列均有其设计侧重:

“C(Ce)”型系列多级离心鼓风机:采用多级叶轮串联,适用于中高压力、中等流量的工况。结构紧凑,效率较高,常用于需要稳定加压的工艺气体输送环节。

“CF(Ce)”与“CJ(Ce)”型系列专用浮选离心鼓风机:专为浮选工艺优化设计,注重风量调节范围和运行的经济性。通常具有较宽的稳定工作区,以适应浮选槽液位变化带来的背压波动。

“D(Ce)”型系列高速高压多级离心鼓风机:采用齿轮增速箱驱动,达到更高转速,从而在单台设备上实现更高的压比。适用于对出口压力要求特别高的苛刻工况。

“AI(Ce)”型系列单级悬臂加压风机:本文重点型号所属系列。结构特点是叶轮悬臂安装在主轴一端,结构相对简单,维护方便。适用于中低压力、大流量的场合,如浮选供气的主风机或大流量气体输送。

“S(Ce)”型系列单级高速双支撑加压风机:叶轮位于两个支撑轴承之间,转子动力学性能更优,适用于高转速、高负荷工况,运行平稳,振动小。

“AII(Ce)”型系列单级双支撑加压风机:同样是双支撑结构,但设计参数可能侧重于不同的压力和流量范围,是“AI”系列和“S”系列之间的有力补充。

这些系列风机均可根据介质特性,选用不同的材质和密封形式,以输送空气、工业烟气、CO₂、N₂、O₂、He、Ne、Ar、H₂及混合无毒工业气体。

第三章:AI(Ce)873-2.32型风机深度解析

AI(Ce)873-2.32是该系列中一款具有代表性的型号,其命名规则解读如下:

“AI”:代表单级悬臂加压风机系列。

“(Ce)”:标识该风机设计应用于铈等轻稀土提纯工艺,在材质选择、防腐处理等方面有特殊考量。

“873”:表示风机在标准进气状态下的额定体积流量为每分钟873立方米。这是选型的核心参数之一,需与工艺流程所需气量匹配。

“-2.32”:表示风机出口的绝对压力为2.32个标准大气压。根据注释,若未特殊标注进口压力,则默认为1个标准大气压。因此,该风机的升压值为1.32个大气压(或约0.132兆帕)。

技术特点与选型应用:

结构设计:采用单级悬臂结构,叶轮直接安装在电机(或通过联轴器连接)延伸出的轴端。这种结构省去了一侧的轴承箱,使得机组轴向尺寸小,重量轻,基础安装要求相对简单。进气室和蜗壳通常进行优化设计,以匹配873立方米每分钟的大流量需求,保证高效能量转换。

性能匹配:出口压力1.32个大气压(表压)属于中低压范围,配合大流量特性,使得AI(Ce)873-2.32非常适合作为主供风机用于大规模的稀土浮选车间,或用于大流量工艺气体的输送。在选型时,必须结合管网阻力曲线,确保风机的工作点落在其高效区内。

材质与介质适应性:虽然标准型号针对空气设计,但用于铈提纯时,需评估工艺气体成分。若介质中含有腐蚀性成分(如湿法工艺中的酸性气体),与气体接触的部件如叶轮、蜗壳、进气室需采用不锈钢(如304、316L)或更高级别的耐蚀合金。对于纯氧输送,则必须禁油并采用特殊材质的密封。

配套与驱动:通常与异步电机通过联轴器直联,或根据转速需求配置皮带轮。需要配备进出口消音器、柔性接头、止回阀、隔断阀以及润滑油系统(对于带齿轮箱或强制润滑轴承的型号)。

第四章:风机核心配件详解

AI(Ce)系列为代表的离心鼓风机,其可靠运行依赖于一系列精密配件的协同工作:

风机主轴:作为转子的核心承载件,传递扭矩并支撑叶轮旋转。需采用高强度合金钢(如42CrMo)锻造,经调质热处理以获得优良的综合机械性能。轴颈部位需要精磨,保证与轴承的配合精度和表面光洁度。对于悬臂结构的AI(Ce)系列,主轴需进行严格的动平衡校验,并计算其临界转速,确保工作转速远离临界转速区。

风机转子总成:主要包括主轴、叶轮、平衡盘(如有)、联轴器部件等。叶轮是能量转换的核心,多为闭式后向或径向叶片设计,采用高强度铝合金或不锈钢精密铸造或焊接而成。整个转子总成在组装后必须进行高精度动平衡,通常要求达到G2.5或更高等级,以最大限度降低运行时的振动。

轴承与轴瓦:对于大型或传统设计的离心鼓风机,滑动轴承(轴瓦)仍被广泛应用。轴瓦通常由钢背衬上浇铸巴氏合金制成,具有良好的嵌入性和抗胶合能力。润滑油在轴与轴瓦间形成油膜,起到润滑和冷却作用。维护中需密切关注轴瓦间隙、巴氏合金层状态及供油温度压力。

密封系统:防止气体泄漏和油污进入流道的关键。

气封与油封:在轴承箱与机壳之间,通常采用迷宫密封或碳环密封防止气体外泄或润滑油进入机壳。迷宫密封依靠多重曲折间隙增大流动阻力;碳环密封则依靠碳环与轴颈的紧密贴合实现动态密封,效果更佳。

碳环密封:特别适用于有毒、贵重或要求零泄漏的气体密封。由多个碳环组成,在弹簧力作用下紧贴轴套,磨损后能自动补偿。在输送氢气等小分子气体时,碳环密封是常见选择。

轴承箱:容纳轴承、轴瓦及润滑油,为其提供稳定支撑和密封环境。轴承箱设计需保证良好的刚性,散热结构合理,并设有观察窗、测温测振探头接口等。

第五章:风机常见故障与维修要点

风机在稀土提纯连续生产中故障停机代价高昂,因此预防性维护和精准维修至关重要。

振动超标:这是最常见故障。原因包括:转子不平衡(叶轮积灰、磨损或腐蚀)、对中不良、轴承磨损、轴瓦间隙过大、地脚螺栓松动、喘振等。维修时需重新进行动平衡校验,精细调整对中,更换损坏的轴承或刮研调整轴瓦。

轴承温度过高:可能因润滑油质不佳、油量不足、冷却不良、轴承本身损坏或安装过紧引起。需检查润滑系统,化验油品,清洗油路,调整轴承游隙或更换新轴承。

风量或压力不足:可能因进口过滤器堵塞、密封间隙过大导致内泄漏严重、转速下降、叶轮磨损或工艺管网阻力变化所致。需清洗滤网,检查并调整迷宫密封或更换碳环,检查驱动系统,必要时修复或更换叶轮。

异常噪音:除振动原因外,可能来自轴承损坏、齿轮箱故障(如有)、喘振或旋转部件与静止件摩擦。需针对性检查相关部位。

气体泄漏:密封件老化或损坏是主因。对于碳环密封,需定期检查碳环磨损量,及时更换。对于填料密封,需调整压盖或更换填料。

针对AI(Ce)系列悬臂风机的特殊维修注意:悬臂结构对转子不平衡更为敏感。在拆卸叶轮后重装时,必须严格按照原标记复位,并使用扭矩扳手按规定力矩紧固锁紧螺母。轴承的轴向定位和预紧力调整至关重要,直接影响主轴轴向窜量和运行稳定性。

第六章:输送不同工业气体的风机考量

在铈提纯工艺中,输送介质多样化,风机选材与设计需相应调整:

空气:最常用介质。主要考虑防腐蚀(沿海或酸性环境)和除尘。标准碳钢材质涂覆防腐涂料即可,进气需过滤。

氧气(O₂):强氧化性,忌油。所有流道部件需进行彻底脱脂处理,采用不锈钢或铜合金材质。密封优先采用无油润滑的碳环密封或干气密封。轴承箱需确保密封绝对可靠,防止油脂渗入。

氮气(N₂)、氩气(Ar):惰性气体,一般无特殊腐蚀,按标准压力容器材质要求即可。重点在于密封的可靠性,防止气体泄漏造成浪费或工艺失调。

氢气(H₂):密度小,易泄漏,渗透性强,且有爆炸风险。风机设计需格外注重密封,碳环密封或干气密封是首选。壳体结构需防静电,电气元件防爆。运行时需监测氢气浓度。

二氧化碳(CO₂):特别是湿CO₂,会形成碳酸,具有腐蚀性。需采用不锈钢材质。低温液态CO₂汽化输送时,需注意材料低温韧性。

工业烟气:成分复杂,可能含硫化物、氟化物、水汽、粉尘等,腐蚀和磨蚀性强。风机需采用耐蚀合金(如耐候钢、高牌号不锈钢),蜗壳内可加衬耐磨板,叶轮表面可做硬化处理。需设置冲洗或吹扫接口,防止粉尘堆积。

通用原则:无论输送何种气体,都必须明确介质的详细成分、温度、湿度、洁净度,以此作为风机材质选择、密封形式确定、防爆等级划分以及辅助系统设计的根本依据。

结论

轻稀土(铈组稀土)铈(Ce)提纯风机AI(Ce)873-2.32作为大流量、中低压工况下的主力设备,其高效稳定运行是保障稀土提纯连续生产的关键一环。深入理解其型号含义、系列定位、结构特点及配件功能,是进行正确选型、安装和维护的基础。同时,面对铈提纯工艺中多样的气体输送需求,必须秉持“介质决定设计”的原则,在材质、密封、安全防护等方面做出精准应对。作为一名风机技术人员,不仅需要掌握机械维修的本领,更需理解工艺需求,将风机技术与生产工艺深度融合,才能最大限度地发挥设备效能,为轻稀土产业的高质量发展提供可靠保障。

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