轻稀土(铈组稀土)铈(Ce)提纯风机技术解析：AI(Ce)1230-2.9型离心鼓风机及其配套系统

作者：王军（139-7298-9387）

关键词：轻稀土提纯、铈(Ce)分离、离心鼓风机、AI(Ce)1230-2.9、风机维修、工业气体输送、稀土矿加工

一、轻稀土提纯工艺与风机设备概述

轻稀土元素，特别是铈组稀土（包括镧La、铈Ce、镨Pr、钕Nd、钷Pm、钐Sm等）的提纯分离是现代稀土工业的核心环节。在铈(Ce)的提取与精炼过程中，气体输送与压力控制是关键工艺参数，直接影响到产品的纯度、回收率和生产成本。离心鼓风机作为提供气体动力和压力的核心设备，在稀土提纯的多个工序中发挥着不可替代的作用。

在铈(Ce)的湿法冶金工艺中，通常涉及焙烧、浸出、萃取、沉淀、煅烧等步骤。这些步骤需要输送多种工业气体，如用于焙烧的氧气、用于惰性保护的氮气或氩气、用于气动输送的压缩空气，以及工艺过程中可能产生的烟气等。离心鼓风机正是为这些气体提供稳定流量和压力的动力源。根据工艺环节的不同压力、流量及介质要求，发展出了多个系列的专用风机。

本文将以AI(Ce)1230-2.9型单级悬臂加压风机为核心，系统阐述其技术特性、在铈提纯工艺中的应用、关键配件构成、维护修理要点，并对输送各类工业气体的风机选型与注意事项进行综合性说明。

二、铈(Ce)提纯专用离心鼓风机系列简介

为满足轻稀土提纯复杂多样的工况需求，风机技术领域已形成了多个专用系列。每个系列都有其独特的设计特点和适用范围：

“C(Ce)”型系列多级离心鼓风机：采用多级叶轮串联结构，每级叶轮对气体做功增压，最终达到较高的出口压力。此系列风机效率高，运行平稳，适用于需要中等流量、较高压力的工艺环节，如向高压反应釜输送氧气或空气。

“CF(Ce)”与“CJ(Ce)”型系列专用浮选离心鼓风机：专门为稀土矿的浮选工序设计。浮选过程需要大量、稳定、压力特定的空气以产生大小适宜的气泡。这两种型号风机重点优化了流量稳定性与抗波动性能，确保浮选槽内气液固三相流体动力学条件恒定，是提高铈矿初步富集效率的关键设备。

“D(Ce)”型系列高速高压多级离心鼓风机：采用齿轮箱增速，使叶轮工作在极高转速（可达每分钟数万转），从而实现单级或较少级数下的高压输出。结构紧凑，适用于空间受限、且需要很高气体压力的特殊提纯环节。

“AI(Ce)”型系列单级悬臂加压风机：本文重点介绍的型号即属于此系列。其特点是结构相对简单，转子一端悬空，由另一端的轴承支撑。适用于中低压力、大流量的场合，在铈提纯的烟气输送、物料气力输送、车间通风换气等方面应用广泛。

“S(Ce)”型系列单级高速双支撑加压风机：转子两端均有轴承支撑，运行稳定性极佳，可承受更高的转速和负载。适用于对振动和可靠性要求极高的连续生产流程。

“AII(Ce)”型系列单级双支撑加压风机：同样是双支撑结构，但设计与“S”系列侧重不同，可能在适用流量压力范围或结构细节上有所区分，为用户提供了更多选择。

这些风机可输送的气体介质涵盖广泛，包括空气、工业烟气、二氧化碳(CO₂)、氮气(N₂)、氧气(O₂)、氦气(He)、氖气(Ne)、氩气(Ar)、氢气(H₂)以及各种混合无毒工业气体。输送不同介质时，风机材料、密封形式和设计参数需进行相应调整。

三、核心设备详解：AI(Ce)1230-2.9型单级悬臂加压风机

AI(Ce)1230-2.9这一型号编码蕴含了该风机的主要性能参数：

“AI”：代表AI系列单级悬臂加压风机的基本结构形式。

“(Ce)”：特指该风机为铈(Ce)提纯及相关稀土工艺应用进行了适应性设计或选型。

“1230”：表示风机在设计工况下的额定流量为每分钟1230立方米。这是一个相当大的流量，表明该风机适用于需要大风量输送或换气的工艺环节，例如大型萃取车间的通风排气、烧结窑炉的助燃风供应或烟气引出。

“-2.9”：表示风机出口的额定表压为2.9个大气压（即绝对压力约为3.9 atm）。该压力值表明其属于中低压鼓风机范畴，能够克服较大的管网阻力，实现气体的有效输送。

进风口压力：根据约定，型号中没有“/”符号，则表示风机进风口压力为标准大气压（1 atm）。若进口气体有预压或负压，型号会以“/”分隔表示，如“AI(Ce)1230/0.8-2.9”表示进口压力为0.8 atm。

AI(Ce)1230-2.9风机的技术特点与应用场景：

该风机采用单级悬臂式设计，核心压缩部件为一个高性能的离心式叶轮。电机通过联轴器直接或通过增速箱驱动叶轮高速旋转。气体从轴向进入蜗壳，被高速旋转的叶轮捕获并获得动能和压能，然后在蜗壳的扩压通道中将部分动能转化为静压能，最终从出口排出。

在铈提纯工艺中，AI(Ce)1230-2.9可能应用于：

焙烧工序：为焙烧炉提供充足且压力稳定的助燃空气（或氧气），确保稀土精矿的氧化焙烧或硫酸化焙烧反应充分进行。

烟气处理系统：抽取焙烧或煅烧过程中产生的工业烟气，并将其输送至除尘、脱硫等环保处理设备。风机需具备一定的耐温和抗腐蚀能力。

物料气力输送：利用压缩空气流将干燥的中间产物（如碳酸铈、草酸铈）在管道内进行输送，实现车间之间的物料流转。

车间强制通风：在产生粉尘或有害气体的工作区域，提供大流量新鲜空气进行稀释和置换，保障安全生产环境。

其悬臂式结构使得转子检修较为方便，无需拆卸进出口管路即可将整个转子组件（叶轮、主轴等）从蜗壳中抽出，降低了维护时间和成本。

四、风机核心配件系统解析

一台高效、稳定运行的离心鼓风机离不开各个精密配件的协同工作。以下对AI(Ce)1230-2.9等型号风机的关键配件进行说明：

风机主轴：作为转子的核心承载和传动部件，主轴必须具有极高的强度、刚度和疲劳韧性。通常采用优质合金钢（如42CrMo）锻造，经过精密加工和热处理（调质），确保其能够长期承受叶轮的离心力、气体力的交变载荷以及扭矩。主轴的动平衡精度直接影响整机振动水平。

风机轴承与轴瓦：对于高速重载的离心风机，滑动轴承（轴瓦）因其承载能力大、阻尼性能好、运行平稳而被广泛采用。轴瓦通常采用巴氏合金作为衬层，该材料具有良好的嵌入性和顺应性，能保护轴颈。润滑油在轴与瓦之间形成稳定的油膜，实现液体摩擦。轴承系统还包括轴承座、润滑油路、测温测振探头等，是监测风机健康状态的关键部位。

风机转子总成：指由主轴、叶轮、平衡盘（如有）、联轴器的一半等旋转部件的组合体。叶轮是风机的心脏，其气动设计（叶片型线、进出口角度等）决定了风机的性能和效率。用于稀土工艺的风机叶轮，需根据输送介质（如含尘烟气、腐蚀性气体）选用合适的材料，如不锈钢、钛合金或进行表面防腐涂层处理。转子总成在装配后必须进行高精度的动平衡校正，以将剩余不平衡量控制在标准范围内，这是保证风机低振动、长寿命运行的前提。

密封系统：防止气体泄漏和油泄漏的关键。

气封与碳环密封：在叶轮轮盖和轴穿过机壳的部位，需要设置密封来阻止高压气体向低压区或大气泄漏。碳环密封是一种非接触式密封，由多个剖分式石墨环组成，依靠弹簧力抱紧在轴套上，允许微小间隙存在。石墨具有自润滑、耐高温、化学性质稳定的特点，非常适合作为工艺气体密封。在一些要求更高的场合，可能会采用干气密封等更先进的型式。

油封：主要安装在轴承箱两端，防止润滑油沿主轴向外泄漏。常用的是迷宫密封与唇形密封或骨架油封的组合。良好的油封能保持轴承箱内部清洁，避免润滑油污染环境或工艺气体。

轴承箱：是容纳和支持主轴轴承的密闭壳体。它为轴承提供了精确的定位和稳定的运行环境，内部设有油池或强制润滑通道，确保润滑油能充分冷却和润滑轴承。轴承箱的设计需保证良好的散热，并设有视镜、加油口、放油口和接口。

五、风机维护、常见故障与修理要点

对AI(Ce)1230-2.9等提纯风机实施科学维护和及时修理，是保障稀土生产线连续稳定运行的重中之重。

日常维护与监测：

振动监测：使用在线振动监测系统，持续监测轴承座处的振动速度或位移值。振动超标通常是转子不平衡、对中不良、轴承磨损、叶片积垢或松动的最早征兆。

温度监测：实时监测轴承温度和润滑油温度。轴承温度异常升高，可能预示润滑不良、轴承损坏或负载过大。

润滑油管理：定期检查润滑油油位、油质。按规定周期取样化验，监测其粘度、水分含量和金属磨损颗粒。及时更换变质润滑油。

密封检查：定期观察气封和油封有无明显泄漏迹象。对于碳环密封，检查其磨损情况，确保弹簧弹力正常。

常见故障与修理：

振动过大：

原因：叶轮磨损、腐蚀或结垢导致动平衡破坏；联轴器对中偏差变大；地脚螺栓松动；轴承磨损；转子部件出现裂纹。

修理：停机后，重新进行转子动平衡校正；重新找正电机与风机主轴的同心度；紧固所有连接螺栓；更换损坏的轴承；对转子进行无损探伤，更换有裂纹的部件。

轴承温度高：

原因：润滑油不足、变质或牌号不对；冷却水系统故障（如有）；轴承间隙过小或损坏；负载过大。

修理：补充或更换合格的润滑油；检修冷却器和水路；调整轴承间隙或更换新轴承；检查系统阻力，排除管道堵塞等导致负载增加的因素。

风量或压力不足：

原因：进口过滤器堵塞；管网泄漏或阀门开度不当；叶轮磨损严重，间隙增大；转速未达到额定值（如皮带打滑）。

修理：清洗或更换过滤器；检查并堵漏，调整阀门；检查并调整叶轮与蜗壳的间隙，严重时更换叶轮；检查电机和传动系统。

气体或润滑油泄漏：

原因：密封件（碳环、油封）磨损、老化或损坏；密封压盖松动；轴套磨损出现沟槽。

修理：更换所有失效的密封件；均匀紧固压盖螺栓；对磨损的轴套进行修复或更换。

进行任何修理工作前，必须确保风机与系统完全隔离、断电、泄压，并遵守安全操作规程。大修后，应重新进行对中、平衡测试，并遵循严格的开机试车程序。

六、输送不同工业气体的特殊考量

在铈提纯流程中，风机可能需要处理多种性质迥异的工业气体，选型和操作时必须予以区别对待：

氧气(O₂)：强氧化性气体。输送氧气的风机，其所有与氧气接触的部件（叶轮、蜗壳、管道、密封等）必须采用禁油设计，并彻底脱脂清洗。材料应选用铜合金、不锈钢等不易产生火花的材质。运行中要严格控制气体温度和流速，防止异常升温。

氢气(H₂)、氦气(He)：密度极低的气体。风机所需功耗与气体密度大致成正比，输送轻气体时，在相同压比和流量下，所需功率远小于输送空气。但轻气体更易泄漏，对密封系统要求极高。同时，氢气具有易燃易爆性，需配套防爆电机和静电消除措施。

氮气(N₂)、氩气(Ar)：惰性气体。材料兼容性要求相对宽松，主要关注密封性能，防止气体浪费和空气渗入影响工艺纯度。

二氧化碳(CO₂)：在一定温度和压力下可能液化或形成干冰。设计时需确保运行点远离相变区，防止液滴对叶轮造成冲击。湿的CO₂具有腐蚀性，需考虑材料耐蚀性。

工业烟气：通常含有粉尘、酸性组分（如SO₂、HCl）和水分。风机需考虑耐磨蚀设计（如加装耐磨衬板、采用硬质合金叶片）、防腐涂层（如环氧树脂、氟塑料涂层）以及必要的保温或冷却措施，防止酸性冷凝液腐蚀。进口需设置高效除尘装置。

对于AI(Ce)1230-2.9这类风机，当用于输送非空气介质时，其性能曲线（压力-流量曲线、功率-流量曲线）会随气体密度和绝热指数的不同而发生偏移。选型时，必须根据实际输送气体的物性参数进行性能换算，确保电机功率、材料强度和密封形式满足要求。

七、总结

离心鼓风机是轻稀土（铈组稀土）铈(Ce)提纯工艺流程中不可或缺的动力设备。从涵盖高、中、低压的“C(Ce)”、“D(Ce)”系列，到专注浮选的“CF(Ce)”、“CJ(Ce)”系列，再到适用于大流量中低压场合的“AI(Ce)”、“S(Ce)”、“AII(Ce)”系列，完整的风机产品线为不同提纯工序提供了精准匹配的解决方案。

以AI(Ce)1230-2.9型单级悬臂加压风机为例，其每分钟1230立方米、出口压力2.9 atm的性能参数，使其在铈提纯的焙烧、烟气输送、通风等环节扮演着重要角色。深入理解其型号含义、结构特点、核心配件（主轴、轴承、转子、密封）的功能，是进行正确操作和维护的基础。而建立以振动、温度监测为核心的预防性维护体系，掌握常见故障的诊断与修理方法，则是保障风机长周期安全稳定运行的关键。

最后，必须高度重视输送介质特殊性对风机选型、材料和操作提出的要求。无论是氧化性的氧气、易爆的氢气、腐蚀性的烟气还是惰性的保护气，都需要在风机设计、采购和使用的全生命周期中采取针对性的技术措施。

随着稀土提纯技术向更高效、更环保、更智能的方向发展，对配套风机设备的效率、可靠性和适应性也提出了更高要求。未来，集成智能传感、预测性维护和自适应控制技术的风机系统，将在铈乃至整个稀土产业的转型升级中发挥更加核心的作用。