轻稀土(铈组稀土)铈(Ce)提纯专用离心鼓风机基础知识与应用详解

作者：王军（139-7298-9387）

关键词：轻稀土提纯 铈(Ce) 离心鼓风机 AI(Ce)2127-1.56 风机配件 风机修理 工业气体输送 轴瓦 碳环密封

在稀土，尤其是轻稀土（铈组稀土）的冶炼与提纯工艺中，离心鼓风机是不可或缺的关键动力设备。它承担着为浸出、萃取、煅烧、浮选等多个工序提供稳定、可控气源的重任，其性能直接关系到产品质量、回收率与能耗。本文将从风机技术角度，系统阐述用于铈(Ce)等轻稀土提纯的离心鼓风机基础知识，并重点对AI(Ce)2127-1.56型风机进行深度解析，同时对风机核心配件、维护修理要点以及输送各类工业气体的特殊考量进行说明。

第一章：轻稀土提纯工艺对离心鼓风机的核心要求

轻稀土（镧、铈、镨、钕等）提纯过程复杂，涉及湿法冶金和火法冶金。风机在其中主要承担：

氧化/煅烧供风：为铈的氧化焙烧等工序提供富氧空气或热空气，要求风机耐一定温度、压力稳定。

气力输送与流态化：输送物料或形成流化床，要求风量精确、气流平稳。

工艺气体循环：输送CO₂、N₂等保护性气体或反应气体，要求风机具备优良的气密性和介质兼容性。

浮选充气：为浮选机提供细微、均匀的气泡，要求风机在特定压力下提供稳定流量，且流量可调范围宽。

这些工艺要求决定了提纯用风机必须具备高可靠性、流量压力可调、良好的密封性能、与工艺介质兼容的结构材料以及较高的运行效率。

第二章：铈(Ce)提纯专用离心鼓风机系列概览

针对不同工艺环节的压力、流量及介质需求，发展出多个专用系列，型号中的“(Ce)”标识即代表针对铈等轻稀土工况优化设计：

“C(Ce)”型系列多级离心鼓风机：采用多级叶轮串联，是实现中等流量、较高压比的经典结构。适用于氧化焙烧炉供风、系统吹扫等需要较高压力的场合。效率高，运行区间宽。

“CF(Ce)”与“CJ(Ce)”型系列专用浮选离心鼓风机：专为浮选工艺开发。CF型注重在恒定压力下的大流量调节能力，以适应浮选槽液位变化；CJ型则可能在结构或导叶调节上进行了特殊优化，确保气泡发生均匀、稳定，对提高稀土矿物选别指标至关重要。

“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，使单级叶轮获得更高转速，从而在较少的级数下实现更高的压头。结构紧凑，适用于对安装空间有要求的高压工艺点。

“AI(Ce)”型系列单级悬臂加压风机：本文重点机型所属系列。结构简单，转子为悬臂式，维护方便。适用于中低压、大流量的供气需求，如某些搅拌充气、物料输送环节。

“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，可承受更高转速。适用于需要单级实现较高升压的工艺。

“AII(Ce)”型系列单级双支撑加压风机：兼顾了双支撑的稳定性和较宽流量范围，是介于AI型和S型之间的稳健选择。

第三章：核心机型深度解析:AI(Ce)2127-1.56型单级悬臂加压风机

AI(Ce)2127-1.56是该系列中的一款典型设备，其型号解读如下：

“AI”：代表单级、悬臂式转子结构的加压鼓风机系列。

“(Ce)”：标识其为轻稀土铈组元素提纯工艺进行过针对性设计和材料选择，例如过流部件可能采用更适合稀土工艺介质（可能含弱酸性、氟离子等）的不锈钢材质。

“2127”：表示风机在额定进口条件下的体积流量为2127立方米/分钟。这是一个非常大的流量参数，表明该风机适用于大规模生产中的大用气量环节。

“-1.56”：表示风机的出口绝对压力为1.56个大气压（绝压）。换算成常用的表压（G）约为0.56公斤力/平方厘米。这是一个中等偏低的压力等级。

进口条件：根据命名规则，型号中没有“/”符号，表示其标准进口压力为1个标准大气压（绝压），进口温度通常默认为常温（20℃）。若实际进口条件（如压力、温度、介质密度）不同，风机的实际排气压力和质量流量需根据相似定律进行换算。

性能与应用定位：
AI(Ce)2127-1.56凭借其超大流量和中等低压的特性，在铈提纯工艺中，很可能被用于：

大规模浸出槽或沉淀槽的鼓泡搅拌：提供大量空气或惰性气体进行气动搅拌，强化传质过程。

物料的气力输送系统风源：输送稀土精矿或中间产物。

大型通风或气体循环：用于车间或设备内的工艺气体大规模循环。
其悬臂式结构使得检修转子、叶轮时无需拆卸进出口管路，维护便捷，非常适合需要频繁检查或易损的工况。

第四章：风机核心配件详解

为确保AI(Ce)2127-1.56等风机在严苛工况下稳定运行，其关键配件至关重要：

风机主轴：作为转子的核心支撑与动力传递部件，采用高强度合金钢（如42CrMo）锻制，经调质处理和精密加工，具有极高的强度、刚性和疲劳抗力。其临界转速必须远远高于工作转速，以避免共振。

风机轴承与轴瓦：对于大型高速风机，滑动轴承（轴瓦）比滚动轴承更常见。轴瓦通常采用巴氏合金衬层，具有良好的嵌藏性、顺应性和抗胶合能力。润滑油在轴与瓦之间形成稳定的油膜，实现纯液体摩擦。瓦背的紧力、瓦块的间隙（顶隙、侧隙）是装配关键。

风机转子总成：包含主轴、叶轮、平衡盘（如有）、联轴器部件等。叶轮是心脏部件，多为后向或径向叶片，采用不锈钢或特种合金通过焊接或铆接制成，并经过动平衡校正（精度等级常达G2.5或更高），以消除离心力不平衡引起的振动。转子组装后需进行超速试验。

密封系统：

气封（级间密封与轴端密封）：常用迷宫密封，利用一系列节流间隙与膨胀空腔来减小气体泄漏。对于AI(Ce)系列，密封间隙设计需格外精细。

碳环密封：一种接触式干气密封。由多个分割的碳环在弹簧力作用下紧贴轴套，形成径向密封，阻止工艺气体外泄。常用于对泄漏要求极高或不允许油污染的介质气体。

油封：主要用于轴承箱两端，防止润滑油外泄和外部杂质进入。常用骨架油封或迷宫式油封。

轴承箱：是容纳轴承（轴瓦）、润滑油及冷却系统的部件。要求刚性足、散热好，油路设计确保润滑油能充分带走摩擦热，油温需被持续监控。

第五章：风机常见故障与修理要点

基于上述配件，风机运行中的常见问题及修理对策如下：

振动超标：

原因：转子不平衡（结垢、磨损、零件松动）、对中不良、轴承（轴瓦）磨损、基础松动、喘振。

修理：重新进行现场动平衡；校正联轴器对中，确保平行偏差和角度偏差在允许范围内；检查更换轴瓦，调整间隙；紧固地脚；通过调整出口阀门开度或增设防喘振控制系统避免风机进入喘振区（流量小于临界流量时发生的流量压力剧烈波动的失稳现象）。

轴承温度高：

原因：润滑油质劣化、油量不足、冷却不良、轴瓦刮研不佳导致接触不良或间隙不当、轴承负载过大。

修理：更换合格润滑油，清洗油路；检查冷却水系统；重新刮研轴瓦，保证接触面积大于70%，调整顶隙至设计值（通常为轴径的千分之1.2至1.5）。

风量或压力不足：

原因：进口过滤器堵塞、密封间隙磨损过大导致内泄漏加剧、转速下降、叶轮磨损或结垢。

修理：清洗滤网；检查并更换磨损的迷宫密封齿或碳环；检查驱动电机及传动；清理或修复叶轮。

气体泄漏：

原因：轴端密封（迷宫密封或碳环密封）失效、壳体或法兰密封件损坏。

修理：更换碳环或修复迷宫密封；更换密封垫片。对于有毒有害气体，密封修理是安全工作的重中之重。

大修流程通常包括：停机隔离置换→解体→各部件清洗检查→测量关键尺寸（如轴弯曲度、叶轮口环间隙、轴瓦间隙）→修复或更换失效件（主轴修复、叶轮补焊重做平衡、重浇轴瓦）→按序精密组装→单机试车（检查振动、温度、噪声）→工艺联调。

第六章：输送不同工业气体的特殊考量

稀土提纯中，风机输送的介质远不止空气：

通用要求：风机选型必须基于实际介质的密度、粘度、绝热指数等物理性质进行计算。风机的压力、功率与气体密度成正比；流量需按质量流量核算。性能换算遵循相似定律。

易燃易爆气体（如氢气H₂）：

安全性：必须采用防爆电机和电器，整体防爆等级符合要求。结构上杜绝火花产生。

密封性：要求零泄漏或极低泄漏，密封常采用干气密封或串联式迷宫密封加氮气缓冲。壳体设计能承受更高压力。

材料：注意氢脆现象，选用抗氢脆材料。

高纯度及惰性气体（如氮气N₂、氩气Ar、氦气He、氖气Ne）：

防止污染：确保风机内部清洁无油。采用无油螺杆风机或采用磁悬浮/空气轴承的离心鼓风机是更优选择。若用齿轮箱增速，需确保齿轮箱的密封绝对可靠，防止油气渗入气流。

密封：优先选用干气密封或磁流体密封。

腐蚀性气体（如工业烟气、潮湿二氧化碳CO₂、氧气O₂）：

材料选择：过流部件（叶轮、机壳、密封）需采用耐腐蚀材料，如316L不锈钢、双相钢、哈氏合金或进行特种涂层处理（如氧风机需做脱脂除油处理）。

氧气O₂特别警告：禁油！所有接触氧气的部件必须进行严格的脱脂清洗，装配工具专用，防止油脂在高压纯氧中引发爆燃。密封必须为无油形式。

混合无毒工业气体：需明确混合气体的具体成分比例，计算其平均分子量和绝热指数，作为风机设计的依据。同时考虑各成分对材料的潜在协同腐蚀效应。

结论

在轻稀土铈的提纯产业链中，AI(Ce)2127-1.56型这类专用离心鼓风机扮演着“工业肺腑”的角色。其型号的每一个字符都蕴含着具体的性能参数与工艺适配信息。深入理解其系列分类、型号含义、核心配件构造以及针对不同工业气体的适应性设计，是保障风机安全、稳定、高效运行，进而确保整个稀土提纯生产线连续、经济生产的基石。作为风机技术人员，我们不仅要精通设备的维护修理，更要能从工艺需求出发，参与前期的选型与优化，让风机技术更好地服务于国家战略新兴产业的发展。