轻稀土(铈组稀土)铈(Ce)提纯风机AI(Ce)1581-1.80技术详解与应用

作者：王军（139-7298-9387）

关键词：稀土提纯、离心鼓风机、风机选型、风机维护、风机配件、工业气体输送、铈组稀土、AI(Ce)1581-1.80

引言

在轻稀土（铈组稀土）的湿法冶金工艺链中，从选矿浮选到萃取分离、再到最终产品制备，气动流体输送与加压是贯穿始终的关键环节。作为核心动设备，离心鼓风机的性能、可靠性与适应性直接决定了生产线的能效、稳定性与产品质量。风机技术必须紧密贴合稀土提纯工艺中各类气体（空气、惰性气体、工艺尾气等）的特定物理化学性质及工况要求。本文将围绕轻稀土铈（Ce）提纯工艺中的专用风机，特别是以“AI(Ce)1581-1.80”型号为代表进行深度剖析，并系统阐述其配件构成、维修要点以及在输送各类工业气体时的技术考量。

第一章：轻稀土提纯工艺与离心鼓风机概述

轻稀土（铈组稀土）主要包括镧、铈、镨、钕等元素，其提纯过程涉及破碎、磨矿、浮选、焙烧、酸溶、萃取、沉淀、煅烧等多道工序。在这些工序中，离心鼓风机主要承担以下核心任务：

浮选供气：为浮选机提供稳定、适宜压力和流量的空气，形成气泡，实现矿物与脉石的有效分离。这要求风机具有良好的气量调节能力和运行稳定性。

物料流态化与气力输送：在干燥、焙烧等工序中，输送热空气或特定气体，实现物料的流态化或管道输送。

工艺气体循环与加压：在萃取分离、反应等环节，可能需要输送或循环氮气（N₂）、二氧化碳（CO₂）等惰性保护气或反应气，要求风机具备良好的密封性和材料兼容性。

烟气处理与环保：输送工业烟气至处理系统，风机需具备耐腐蚀、耐温及抗结垢特性。

为满足上述多元化需求，稀土行业衍生出了一系列专用风机型号，如：

“C(Ce)”型系列多级离心鼓风机：适用于中等压力、大流量的稳定供气场景，如大型浮选厂主供风。

“CF(Ce)”、“CJ(Ce)”型系列专用浮选离心鼓风机：针对浮选工艺优化，强调气量可调性与抗负载波动能力。

“D(Ce)”型系列高速高压多级离心鼓风机：适用于需要较高出口压力的工艺环节，如深度氧化或长距离气力输送。

“AI(Ce)”型系列单级悬臂加压风机：结构紧凑，适用于中低压、中小流量下的工艺气体加压与循环，是生产线中应用灵活的“关键点”风机。

“S(Ce)”型系列单级高速双支撑加压风机：高转速、高单级升压能力，适用于空间受限但对压力有要求的工况。

“AII(Ce)”型系列单级双支撑加压风机：相比于AI系列，转子两端支撑，运行更平稳，适用于流量和压力参数更高的场合。

第二章：核心型号AI(Ce)1581-1.80深度解析

“AI(Ce)1581-1.80”是专为铈提纯工艺中特定加压环节设计的单级悬臂式离心鼓风机。

型号解读：

“AI”：代表“单级悬臂加压风机”系列。其结构特点是叶轮安装在主轴的一端（悬臂端），结构简单紧凑，维护方便。

“(Ce)”：特指该型号风机在设计与材料选择上，优先考虑了铈组稀土提纯工艺的常见介质（如含弱酸性气雾的空气、惰性气体等）环境，进行了针对性优化。

“1581”：表示风机在标准进气状态（通常指进口压力为1个标准大气压，温度20℃，相对湿度50%）下的设计流量，单位为立方米每分钟（m³/min）。即该风机设计流量为1581 m³/min。这是一个关键选型参数，需与工艺所需气量匹配。

“-1.80”：表示风机出口气体的绝对压力为1.80个标准大气压（ata）。需要特别注意：根据提供的命名规则，此处没有“/”符号，表明该风机的进口压力为1个标准大气压（绝压）。因此，风机的净升压压力为出口压力减去进口压力，即 1.80 - 1.00 = 0.80 个大气压（约为80 kPa或0.08 MPa）。这个压力值对于克服工艺系统阻力至关重要。

性能与应用场景：
AI(Ce)1581-1.80风机在铈提纯生产线中，常部署于以下位置：

萃取车间气体加压：用于将氮气或其它保护性气体加压后，输送到萃取槽或储罐作为覆盖气，防止空气进入影响分离效率。

尾气再循环：将某些工艺环节产生的、含有可利用成分的惰性尾气（如CO₂）加压后，返回前段工序再利用，实现节能与减排。

物料干燥送风：为低温干燥设备提供洁净的加压热风。

局部氧化/反应供气：为需要精确控制气量的局部氧化工序提供加压空气或氧气（需特殊材质与防爆设计）。

其单级悬臂式结构使其在满足约0.8个大气压升压需求的同时，具备占地面积小、基础简单、开机维护便捷的优点。然而，悬臂结构也对转子的动平衡精度、主轴刚性及轴承系统提出了更高要求。

第三章：风机核心配件详解

为保证AI(Ce)1581-1.80等系列风机在稀土提纯的复杂环境中稳定运行，其关键配件的设计与选材至关重要。

风机主轴：作为传递扭矩、支撑转子的核心部件，通常采用高强度合金钢（如42CrMo）整体锻造而成，经过调质热处理以获得优异的综合机械性能。其加工精度极高，特别是轴承档、叶轮安装档的尺寸公差、形位公差和表面粗糙度，直接关系到整机的振动水平。主轴的设计必须具有足够的刚度，以抵抗悬臂叶轮产生的弯矩，防止运行中产生过大挠度。

风机转子总成：这是风机的“心脏”，主要由主轴、叶轮、平衡盘（如有）、联轴器等部件组成。叶轮作为核心气动元件，多为后向或径向叶片设计，采用不锈钢（如304、316L，针对腐蚀性介质）或高强度铝合金（针对洁净空气，以减轻重量）通过精密铸造或焊接而成。转子组装后必须进行高精度动平衡校正，平衡等级通常要求达到G2.5或更高，以确保高速旋转下的平稳性。

轴承与轴瓦：对于AI系列悬臂风机，支撑侧轴承常采用滑动轴承（轴瓦）。轴瓦材料多为锡基巴氏合金，它具有良好的嵌藏性、顺应性和抗咬合性，能有效吸收微小振动和冲击。轴承箱内设有精密的润滑油路，确保形成稳定的动压油膜。风机轴承用轴瓦的间隙调整、刮研质量以及油膜建立是保证风机长期无故障运行的关键。

密封系统：

气封（迷宫密封）：安装在机壳与转子之间，用于减少高压侧气体向低压侧的泄漏。其原理是通过一系列节流间隙与膨胀空腔，使气体流动阻力急剧增加，从而有效密封。

油封：主要用于轴承箱端部，防止润滑油泄漏并阻挡外部灰尘进入。常用形式为骨架油封或填料密封。

碳环密封：在输送氢气（H₂）、氦气（He）等小分子或贵重、有毒气体时，常规迷宫密封泄漏量可能过大。碳环密封作为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，形成极小的径向间隙，能实现近乎零泄漏的密封效果，在稀土提纯的稀有气体输送环节尤为重要。

轴承箱：是容纳轴承、轴瓦并建立润滑油系统的壳体。它需要有足够的刚性和散热能力，内部油路设计应确保润滑油能均匀、充分地润滑轴承工作面并带走热量。通常集成油位计、温度测点接口等。

第四章：风机运行维护与修理要点

风机在稀土提纯连续生产中地位关键，预防性维护和精准修理是保障其寿命的基石。

日常运行监控：

振动监测：使用振动探头持续监测轴承座处的振动速度或位移值。振动异常增大往往是转子不平衡、对中不良、轴承磨损或气流激振的先兆。

温度监测：密切关注轴承温度（特别是滑动轴承的回油温度）和润滑油温，异常升温可能预示润滑不良或摩擦加剧。

性能监测：定期记录进出口压力、流量、电流等参数，与设计曲线对比，性能下降可能暗示内部磨损、密封间隙增大或滤网堵塞。

定期维护内容：

润滑油管理：定期取样分析润滑油品质，按周期更换。保持合适的油位和油温。

过滤器清洁：定期清洗或更换进气过滤器，防止粉尘进入风机导致叶轮磨损与不平衡。

对中检查：定期检查并校正电机与风机之间的联轴器对中，避免不对中引起的附加力和振动。

紧固与检查：检查地脚螺栓、管路支撑等紧固件是否松动。

关键修理流程：
当风机出现性能严重下降或振动超标时，需停机检修：

拆卸与检查：按规程拆卸，重点检查风机转子总成的叶轮叶片磨损、腐蚀及积垢情况；检查主轴的直线度、表面损伤；测量轴瓦的间隙、接触角及巴氏合金层是否有疲劳剥落、磨损；检查气封、碳环密封的磨损间隙。

修复与更换：

叶轮：轻微磨损可做动平衡校正，严重损坏需更换。新叶轮必须进行单独及转子整体动平衡。

主轴：若轴颈磨损，可根据程度采用镀铬、喷涂或局部加工后配衬套等方法修复，修复后需保证形位公差。

轴瓦：间隙超标或合金层损伤需重新刮研或更换新瓦。刮研要求接触点均匀，侧隙、顶隙符合设计标准。

密封：气封齿顶磨损间隙超标必须更换新件。碳环密封组件磨损或失效应整套更换。

回装与调试：严格按照装配间隙要求回装。完成后进行单机试车，监测振动、温度、压力流量等参数，直至达到运行标准。对于大修后的风机，建议进行性能测试，绘制实际运行曲线。

第五章：输送各类工业气体的特殊考量

稀土提纯工艺涉及气体多样，风机选材与设计需相应调整：

空气：最常用介质。注意进气过滤，防止腐蚀性气雾或粉尘。材料可选碳钢或普通不锈钢。

工业烟气：可能含SO₂、HF等腐蚀成分及颗粒物。风机需采用耐蚀合金（如双相不锈钢），内部流道需硬化或涂层处理，设计上便于清灰。进气需高效净化。

二氧化碳（CO₂）、氮气（N₂）、氩气（Ar）等惰性气体：性质相对稳定。关键在于密封性，特别是防止高压下泄漏。碳环密封应用广泛。对于低温液体汽化后的气体，需考虑机壳材料的低温韧性。

氧气（O₂）：强氧化性，忌油。所有与氧气接触的部件必须进行严格的脱脂处理。轴承润滑需采用特种氧化惰性润滑脂或采用磁悬浮等无油技术。材料选择上避免使用易发生氧化反应的材质。

氢气（H₂）、氦气（He）：分子量极小，粘度低，极易泄漏且渗透性强。对密封系统要求极高，必须采用碳环密封或更先进的干气密封。同时，由于气体密度低，风机所需功率和压比特性与空气有显著差异，需专门的气动设计。防爆设计亦不可或缺。

混合无毒工业气体：需明确气体成分、比例及物性参数（平均分子量、比热容比等），据此修正风机的性能曲线、功率和材料兼容性。

选型通用原则：风机设计必须基于实际输送气体的物性参数（密度、粘度、比热等）进行修正计算，不能简单套用空气性能曲线。材料选择需考虑气体的腐蚀性、毒性及氧化性。密封等级需根据气体价值、危险性和允许泄漏率确定。

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通用设备，而是深度融入工艺的定制化关键装备。以AI(Ce)1581-1.80为代表的各系列风机，通过其型号中编码的流量、压力及系列特征，为工艺工程师提供了精确的匹配工具。深入理解其配件构造、掌握其维护修理核心要点，并充分认识到输送不同工业气体带来的材料、密封与性能上的特殊要求，是保障稀土生产线安全、稳定、高效、经济运行的技术保障。作为风机技术人员，我们必须与工艺专家紧密协作，从“用气”端逆向定义风机的每一个技术细节，让风机技术真正成为推动稀土产业提质增效的隐形翅膀。