轻稀土(铈组稀土)铈(Ce)提纯风机技术详解：以AI(Ce)264-1.93型离心鼓风机为核心

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轻稀土(铈组稀土)铈(Ce)提纯风机技术详解：以AI(Ce)264-1.93型离心鼓风机为核心

作者：王军（139-7298-9387）

关键词：轻稀土提纯铈(Ce) 离心鼓风机 AI(Ce)264-1.93 风机配件风机维修工业气体输送稀土选矿

引言

在轻稀土（铈组稀土）的湿法冶金与选矿提纯工艺中，铈（Ce）的分离与富集是关键环节。这一过程:无论是萃取、浮选还是其他物理化学分离方法:均高度依赖稳定、可靠且具备特定气体介质处理能力的气体输送设备。离心鼓风机，作为提供工艺气流的核心动力源，其性能直接关系到生产线的效率、产品质量与能耗。本文旨在从风机技术工程师的视角，系统阐述应用于铈提纯工艺的离心鼓风机基础知识，并以一款典型型号AI(Ce)264-1.93为例进行深度剖析。同时，将详细说明关键风机配件、常见修理要点，并对输送多种工业气体的风机进行综合性介绍。

第一章：铈提纯工艺与离心鼓风机的角色

轻稀土铈的提纯通常涉及焙烧、酸浸、溶剂萃取、结晶等多个单元操作。在这些过程中，离心鼓风机主要承担以下核心任务：

氧化气氛供给：在铈的氧化焙烧工序中，风机需稳定输送富氧空气或纯氧，将三价铈（Ce³⁺）氧化为四价铈（Ce⁴⁺），为后续的分离创造条件。

浮选动力源：在“CF(Ce)”及“CJ(Ce)”型专用浮选鼓风机应用中，风机产生特定压力的气流，用于搅拌矿浆并产生气泡，使目标矿物附着于气泡上浮，实现分选。

工艺气体循环与输送：用于输送工艺过程中的各种保护性气体（如氮气N₂、氩气Ar）、反应气体（如二氧化碳CO₂）或尾气（工业烟气），维持反应环境或进行气体输送。

物料流态化与输送：在干燥、气流输送等环节提供动力。

因此，服务于铈提纯的风机必须满足介质多样性、压力流量精确可调、耐腐蚀、高可靠性等严苛要求。

第二章：铈提纯风机家族与型号解读

针对铈提纯工艺的不同压力、流量及安装需求，风机厂家开发了系列化产品，其型号命名规则蕴含了关键性能参数。

1. 系列概览

“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、较高压力的工艺环节，如中等规模萃取车间的氧化气体供给。

“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，强调压力稳定、抗工况波动能力强，流量特性与浮选槽需求匹配。

“D(Ce)”型系列高速高压多级离心鼓风机：采用齿轮箱增速，叶轮线速度高，适用于高压、小流量的苛刻工况，如特殊高压反应釜的气体注入。

“AI(Ce)”型系列单级悬臂加压风机：结构紧凑，维护方便，适用于流量中等、压力相对较低的众多环节，是应用最广泛的机型之一。本文重点型号即属此系列。

“S(Ce)”型系列单级高速双支撑加压风机：转子两端支撑，稳定性极佳，适用于高转速、较高压力的工况。

“AII(Ce)”型系列单级双支撑加压风机：比悬臂式承载能力更强，适用于流量较大、叶轮较重的场合。

2. 核心型号深度解析：AI(Ce)264-1.93

以型号AI(Ce)264-1.93为例进行拆解说明：

“AI”：代表该风机属于“AI型单级悬臂加压风机”系列。悬臂式指叶轮安装在主轴的一端，另一端由轴承箱支撑，结构简单，拆装叶轮和密封无需解体壳体。

“(Ce)”：标识此风机设计或标准材料选型主要针对铈（Ce）提纯工艺中常见的气体介质和工况环境，可能在材质防腐、密封形式等方面有特殊考量。

“264”：代表风机在额定工况下的进口容积流量，单位为立方米每分钟（m³/min）。即该风机每分钟可输送264立方米的进口状态气体。

“-1.93”：表示风机出口的绝对压力为1.93个大气压（atm）。根据行业惯例，若未特殊标明进口压力（如未出现“/”符号），则默认进口压力为1个标准大气压。因此，该风机的升压（压比）为1.93 - 1 = 0.93 atm，或约为94.3千帕（kPa）。

匹配与选型：此型号风机适用于需要约264 m³/min流量、升压约0.93 atm的铈提纯工序，例如特定规模的浮选前预充气、或某些气体循环环节。其选型需基于详细的工艺气体参数（成分、温度、湿度）、管网阻力曲线计算确定，确保工作点落在风机高效区内。

作为对比，参考型号AI(Ce)400-1.3，则表示AI系列、针对铈提纯、流量400 m³/min、出口压力1.3 atm（升压0.3 atm）的风机，可能用于流量要求更大但压力要求更低的场合，如大型跳汰机的配套供风。

第三章：关键风机配件功能详解

一台高性能的离心鼓风机依赖于其精密部件的协同工作。以AI(Ce)264-1.93这类悬臂风机为例，核心配件包括：

1. 风机主轴：作为传递扭矩、承载叶轮等旋转部件的核心零件，需具备极高的强度、刚度和动态平衡性。材质通常为优质合金钢（如42CrMo），并经调质处理。其临界转速必须远高于工作转速，避免共振。

2. 风机转子总成：这是风机的“心脏”，通常包括主轴、叶轮、平衡盘（如有）、联轴器等旋转部件的集合体。叶轮是核心做功部件，其三元流设计直接影响效率。对于输送可能含有腐蚀性成分的工业气体，叶轮材质可能采用不锈钢（如304、316）、双相钢甚至钛合金。转子总成在装配后必须进行高速动平衡，将不平衡量控制在极低范围内（通常用克·毫米每千克表示），这是保证风机长期平稳运行、振动达标的关键。

3. 风机轴承与轴瓦：对于AI(Ce)这类悬臂风机，通常采用滑动轴承（轴瓦）。轴瓦内衬巴氏合金，提供优异的承载能力和阻尼特性，适合高速重载。径向轴承支撑主轴重量，止推轴承承受轴向力（主要由叶轮压差产生）。润滑油在轴承与轴颈间形成油膜，实现液体摩擦。轴承箱内设置有精确的间隙要求，需在安装时严格把控。

4. 密封系统：防止气体泄漏和油液污染的核心。
* 气封与碳环密封：在叶轮轮盖侧，通常设置碳环密封。碳环具有自润滑、耐高温、磨损后自动补偿的特性，能有效阻止高压腔气体向大气或低压侧泄漏，对于输送昂贵或有害气体（如氢气H₂、氦气He）尤为重要。
* 油封：安装在轴承箱两端，主要作用是防止润滑油从轴承箱泄漏，并阻挡外部灰尘进入。常用形式包括迷宫密封、骨架油封或机械密封的组合。

5. 轴承箱：是容纳轴承、轴瓦、油封并提供润滑油路的基础构件。要求有足够的刚性，确保轴承座孔的对中精度，内部油路设计需保证润滑油能均匀、充分地到达各润滑点。

第四章：风机常见故障与修理要点

针对AI(Ce)264-1.93这类在铈提纯现场长期运行的风机，典型故障及修理策略如下：

1. 振动超标：
* 原因：最常见原因是转子动平衡失效（叶轮磨损、结垢、附着物不均匀）；轴承磨损，间隙增大；对中不良；基础松动；进入喘振区运行。
* 修理：停机检查。首先进行现场动平衡校正，这是最有效的解决方案。若轴承间隙超标（通常用压铅法或塞尺测量），需更换轴瓦或调整垫片。重新进行主机与电机之间的激光对中。检查并紧固地脚螺栓。

2. 轴承温度高：
* 原因：润滑油油质恶化、油量不足；冷却水系统堵塞或流量不足；轴承安装间隙过小；轴瓦刮研不良，接触面积不够。
* 修理：化验并更换合格润滑油，清洗油路。疏通冷却器。检测轴承间隙，按标准调整。必要时重新刮研轴瓦，确保接触点均匀分布。

3. 风量或压力不足：
* 原因：进口过滤器堵塞；密封间隙（尤其是碳环密封）磨损过大，内泄漏严重；叶轮腐蚀或磨损，型线改变；转速下降（皮带打滑或电网频率问题）。
* 修理：清洗或更换滤芯。解体检查碳环密封，测量间隙，若超标则整套更换。检查叶轮，如磨损严重需返厂修复或更换。检查传动部件和电源。

4. 气体或油液泄漏：
* 原因：碳环密封失效导致工艺气体泄漏；油封老化或损坏导致润滑油泄漏。
* 修理：停机更换相应的密封件。更换碳环时需注意各组环的开口错位安装，确保密封效果。

修理通用原则：维修前必须切断电源并挂警示牌；拆卸时做好标记；装配时清洁度要求极高；所有更换的配件（特别是转子部件）需符合原设计材质和精度要求；大修后必须重新进行单机试车，监测振动、温度、压力等参数合格后方可投运。

第五章：输送工业气体的特殊考量

如前所述，铈提纯工艺中风机可能输送多种气体，这对风机设计、材料和安全提出了不同要求：

空气、氧气（O₂）、氮气（N₂）、氩气（Ar）、氦气（He）、氖气（Ne）：这些气体本身对碳钢、不锈钢无强腐蚀性。但输送氧气时，风机内腔必须进行严格的脱脂处理，所有密封油脂必须为氧兼容性，防止高纯氧环境下发生燃爆。输送惰性气体（如N₂、Ar）主要关注密封性，防止气体浪费。

二氧化碳（CO₂）：潮湿的CO₂会形成碳酸，对普通碳钢有腐蚀性。风机过流部件（叶轮、壳体）需采用不锈钢材质。

氢气（H₂）：氢分子小，极易泄漏。对密封系统要求极高，通常采用串联式干气密封或高性能碳环密封。同时，需考虑氢脆效应对高强度材料的影响，并严格执行防爆要求。

工业烟气：成分复杂，可能含SO₂、水蒸气、粉尘等。需重点考虑防腐（选用耐酸不锈钢或涂层）、耐磨（叶轮表面硬化处理）以及定期清灰的设计。进气端必须配备高效过滤器。

混合无毒工业气体：需明确具体成分，分析其密度、绝热指数等物理性质。因为风机的压力、功率与气体密度成正比，而流量与性能曲线会因气体性质不同而偏移。选型时，必须以实际输送气体的参数进行换算，不能直接套用空气的性能标牌。

结论

在轻稀土铈的精细化提纯道路上，离心鼓风机绝非简单的辅助设备，而是保障工艺流畅、提升产品纯度和经济效益的关键动力心脏。深入理解如AI(Ce)264-1.93这样的具体型号背后的技术内涵，熟练掌握其核心配件的工作原理与维护修理要点，并深刻认识到输送不同工业气体所带来的特殊挑战，是每一位风机技术工程师和现场设备管理者必备的专业素养。只有做到精准选型、精心维护、对症维修，才能确保这些“工艺肺腑”在复杂的生产环境中持续、稳定、高效地运行，为我国稀土战略资源的深度开发利用提供坚实可靠的技术装备支撑。未来，随着稀土提纯工艺的不断进步，对风机在智能控制、能效提升、材料适应性等方面也将提出更高要求，这需要我们持续关注和技术迭代。

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