轻稀土(铈组稀土)铈(Ce)提纯风机AI(Ce)1310-2.89技术解析与行业应用

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)1310-2.89、风机配件、风机维修、工业气体输送

第一章：稀土矿提纯工艺中的离心鼓风机基础概述

在稀土矿物尤其是轻稀土（铈组稀土）的提纯与分离工艺中，离心鼓风机扮演着气力输送、气体加压、浮选供气及工艺气体循环等关键角色。轻稀土主要包括镧(La)、铈(Ce)、镨(Pr)、钕(Nd)等元素，其分离提纯过程，如萃取、浮选、煅烧等工序，均需依赖稳定、可靠且特定参数的气体输送设备。铈(Ce)作为轻稀土中含量最丰富的元素，其提纯工艺对风机的耐腐蚀性、压力稳定性和流量控制精度有着特殊要求。

离心鼓风机通过高速旋转的叶轮对气体做功，将机械能转化为气体的压力能和动能。其工作原理基于欧拉涡轮方程，即风机对单位质量气体所做的功等于气体在叶轮进出口处的动量矩变化。对于稀土提纯这类精细化工过程，风机不仅要提供所需的流量和压力，还需适应可能存在的腐蚀性、高温或含有细微颗粒物的工艺气体环境。

针对稀土行业，风机技术已发展出多个专用系列，如“C(Ce)”型多级离心鼓风机适用于高压力、大风量的萃取气体循环；“CF(Ce)”与“CJ(Ce)”型专用浮选离心鼓风机针对浮选工艺的特定气源需求设计；“D(Ce)”型高速高压多级离心鼓风机满足高压反应气体输送；而“AI(Ce)”、“S(Ce)”、“AII(Ce)”等单级系列则广泛用于加压、输送等多种环节。这些风机可安全处理包括空气、工业烟气、二氧化碳(CO₂)、氮气(N₂)、氧气(O₂)、惰性气体（氦He、氖Ne、氩Ar）、氢气(H₂)及多种无毒混合工业气体。

第二章：AI(Ce)系列单级悬臂加压风机与AI(Ce)1310-2.89型号详解

“AI(Ce)”型系列风机是专门为稀土提纯等化工流程中需要中等压力、中等流量气体加压环节设计的单级、悬臂式结构离心鼓风机。其结构紧凑，转子悬臂布置，驱动端轴承承担主要负荷，非驱动端采用自由端设计以适应热膨胀，维护相对简便。

2.1 型号编码规则解读

以“AI(Ce)1310-2.89”为例，其完整含义解析如下：

“AI”：代表风机系列，即单级悬臂加压风机。

“(Ce)”：强调该风机系列针对铈组稀土提纯工艺进行了优化设计，在材料选择、密封形式和结构上考虑了工艺介质的特性。

“1310”：表示风机在标准进气状态（通常指进气压力为1个标准大气压，温度20℃，相对湿度50%）下的额定流量，单位为立方米每分钟(m³/min)。即该风机设计流量为1310 m³/min。

“-2.89”：表示风机的出口静压（表压）为2.89个标准大气压（atm）。此处未使用“/”符号分隔进口压力，根据约定，表示进口压力为1个标准大气压（绝压）。因此，该风机的压升（压比）约为2.89（出口绝对压力）/ 1.0（进口绝对压力）= 2.89。若型号中出现“/”，如“AI(Ce)1310/0.8-2.89”，则“/0.8”表示进口压力为0.8个标准大气压（绝压）。

作为对比，文中提及的“AI(Ce)400-1.3”型号，则表示AI系列、针对铈工艺、流量400 m³/min、出口压力1.3 atm、进口压力为1 atm的风机。

2.2 AI(Ce)1310-2.89在铈提纯工艺中的典型应用

在铈的湿法或火法提纯流程中，AI(Ce)1310-2.89这类风机可能被应用于：

氧化焙烧供风：为铈的碳酸盐或氢氧化物的焙烧转化为氧化铈提供富氧空气或预热空气，所需的压力用于克服炉膛阻力和后续管道损失。

气力输送：输送铈的中间产物粉末（如草酸铈、碳酸铈），需洁净、干燥的压缩空气作为动力。

工艺气体循环：在封闭的化学反应器中，循环输送如氮气等保护性气体或反应气体。

尾气处理系统加压：将含有微量酸性气体或粉尘的工艺尾气加压后送入洗涤塔或除尘装置。

该型号风机的性能曲线（流量-压力曲线）需与工艺管网特性曲线匹配，工作点应位于风机高效区内，以确保运行稳定和经济性。其功率消耗近似与流量和压升的乘积成正比，可通过风机定律进行相似工况换算。

第三章：风机核心部件与配件技术说明

以AI(Ce)系列为代表的高心鼓风机，其可靠性与性能在很大程度上取决于关键部件的设计与制造质量。

3.1 风机主轴

作为传递扭矩和支撑旋转部件的核心，主轴通常采用高强度合金钢（如42CrMo）锻造，经调质热处理获得优异的综合机械性能。对于输送腐蚀性气体（如含氟、氯离子的工艺气）的工况，与气体接触的轴颈部位会采用喷涂耐蚀合金层或套装耐蚀衬套。主轴的临界转速必须远高于工作转速，以避免共振，确保运行平稳。

3.2 风机转子总成

转子总成包括主轴、叶轮、平衡盘（如有）、联轴器等。叶轮是心脏部件，对铈提纯工艺中可能存在的轻微腐蚀或磨损，叶轮材质可选用马氏体不锈钢（如2Cr13）、双相不锈钢或钛合金。叶轮需经过精密加工和动平衡校正，剩余不平衡量需达到G2.5或更高等级，以最大限度降低振动。转子动力学分析是设计关键，需确保在各阶临界转速下均有足够的分离裕度。

3.3 风机轴承与轴瓦

对于AI(Ce)这类悬臂式风机，驱动端通常采用径向-推力联合滚子轴承或独立的径向与推力轴承组合，以承受径向载荷和轴向推力。而在一些大型或传统设计中，也可能采用滑动轴承（轴瓦）。轴瓦材料常为巴氏合金（锡基或铅基），具有良好的嵌藏性、顺应性和抗胶合能力。润滑油系统必须可靠，确保形成稳定的油膜，将轴与瓦之间的固体摩擦转化为液体摩擦。轴承温度是重要监测参数，异常升温可能预示对中不良、润滑不足或负载过高。

3.4 密封系统

密封是防止工艺气体泄漏和润滑油污染的关键。

气封与碳环密封：在叶轮轮盖和轴端，常采用迷宫密封或碳环密封。碳环密封由多个分段碳环组成，靠弹簧力抱紧轴颈，具有良好的自润滑性和微小的密封间隙，能有效减少气体轴向泄漏。对于有毒或贵重气体，会采用充气式迷宫密封或干气密封。

油封：位于轴承箱端盖，防止润滑油外泄。常用骨架油封或迷宫式油封。对于高速风机，油封的设计需考虑高速旋转下的唇口温升和磨损。

3.5 轴承箱

轴承箱是容纳轴承、轴瓦和润滑油的壳体。要求有足够的刚度和精度，保证轴承座的同轴度。箱体通常设有冷却水夹套或散热翅片，以导出轴承产生的热量。油位计、温度计接口和泄油孔是标准配置。

第四章：风机常见故障诊断与修理要点

风机在稀土提纯生产中的稳定运行至关重要，定期维护和精准修理能有效避免非计划停机。

4.1 常见故障模式

振动超标：可能原因包括转子不平衡（叶轮结垢或腐蚀不均）、对中不良、轴承磨损（轴瓦间隙过大）、基础松动或临界转速附近运行。需进行振动频谱分析以定位故障源。

轴承温度高：润滑油品质劣化、油量不足、冷却系统故障、轴承（轴瓦）磨损、负载过大或安装预紧力不当均可导致。

性能下降（流量/压力不足）：进口过滤器堵塞、密封间隙因磨损过大导致内泄漏严重、转速下降、或工艺管网阻力变化。

异常声响：轴承损坏的撞击声、喘振的吼叫声、摩擦的刮擦声等，均是紧急停机检查的信号。

气体泄漏：轴端密封（碳环等）磨损、老化或密封气压力异常。

4.2 修理流程与核心要点

拆卸与检查：严格按照规程拆卸，记录各部件的装配标记和间隙数据。重点检查：叶轮有无裂纹、腐蚀和磨损；主轴有无弯曲、磨损和裂纹；轴瓦的巴氏合金层有无脱落、磨损、划伤和接触印痕；碳环密封的磨损量和弹簧弹力；轴承滚道和滚动体的状态。

修理与更换：

转子动平衡：叶轮修复或更换后，必须在高精度动平衡机上校正。平衡精度等级根据风机转速和应用要求确定。

轴瓦修理：轻度划伤可刮研修复，确保接触面积和间隙符合要求。严重磨损或脱层需重新浇铸巴氏合金并机加工。

主轴修复：磨损轴颈可采用喷涂、电镀或堆焊后磨削至原尺寸。

密封更换：碳环密封为易损件，需按原规格成套更换，安装时注意环的开口错位和弹簧均匀。

回装与调试：确保各部件的清洁度。严格按照技术要求调整轴承游隙、轴瓦顶隙和侧隙、叶轮与机壳的间隙。精确对中（联轴器对中）是防止振动和轴承损坏的关键步骤。试车前，手动盘车应灵活无卡涩。试车应遵循低速-中速-高速的步骤，监测振动、温度、电流等参数。

第五章：输送各类工业气体的风机技术考量

稀土提纯工艺涉及多种工业气体，风机设计需根据不同气体特性进行适配。

气体密度的影响：风机的压力与气体密度成正比。输送氢气(H₂)等轻气体时，相同体积流量下质量流量小，所需功率低，但压头也低；输送二氧化碳(CO₂)等重气体时则相反。选型时需明确介质的分子量或密度。

腐蚀性与材质选择：

氧气(O₂)：要求绝对禁油，所有流道部件需进行脱脂处理，材质通常选用不锈钢，并严格控制流速以防引燃。

酸性气体（如工业烟气中的SO₂、NOx）：接触部件需选用耐蚀材料，如316L不锈钢、双相钢，或内衬防腐涂层。

惰性气体（He、Ne、Ar、N₂）：一般无特殊腐蚀性，常规材质即可，但需确保密封性，防止贵重气体泄漏。

爆炸性与安全性：输送氢气(H₂)或可燃混合气体时，风机需满足防爆要求（如Ex d IIB T4），采用防爆电机，消除一切可能产生火花的环节。静电接地必须可靠。

洁净度要求：输送高纯气体（如电子级氮气、氩气）时，风机内表面需进行高等级抛光处理，防止粒子脱落污染。

密封特殊性：

对于所有有毒、有害、贵重或易爆气体，轴封必须采用高品质的碳环密封、迷宫密封配合氮气吹扫，或更高级别的干气密封，实现接近零泄漏。

氧气风机必须采用无油润滑的密封形式。

因此，在为铈提纯工艺选择输送特定工业气体的风机时，必须在“AI(Ce)”等系列的基础上，明确告知制造商气体的完整组分、温度、压力、纯度及特殊安全要求，以便进行针对性的材料升级、密封设计和防爆处理，确保风机长期安全、高效、稳定地服务于生产。

结论

在轻稀土特别是铈(Ce)的现代化提纯产业链中，离心鼓风机已从通用设备演变为高度专业化、精细化的关键动力源。以AI(Ce)1310-2.89为代表的各系列专用风机，通过科学的型号体系、严谨的部件设计（如耐用的风机主轴、精密的风机转子总成、可靠的轴瓦与轴承系统、高效的碳环密封等）以及针对不同工业气体特性的适应性设计，为复杂、苛刻的稀土分离工艺提供了坚实保障。同时，深入理解风机的工作原理，掌握其配件特性和科学的风机修理维护方法，是保障生产线连续稳定运行、提升经济效益的核心技术能力。随着稀土材料在高科技领域应用不断深化，对配套风机设备的效率、可靠性和智能化水平也将提出更高要求。