轻稀土(铈组稀土)铈(Ce)提纯风机:AI(Ce)111-2.30型离心鼓风机技术解析

作者：王军（139-7298-9387）

关键词：铈提纯、离心鼓风机、AI(Ce)系列、风机配件、风机维修、工业气体输送、稀土分离、轴瓦、碳环密封、转子总成

一、轻稀土(铈组稀土)铈提纯工艺与风机应用概述

在稀土矿物提取与精炼领域，轻稀土元素特别是铈(Ce)的分离纯化是至关重要的工业过程。铈作为铈组稀土（轻稀土）的代表性元素，广泛应用于抛光材料、储氧材料、催化剂、玻璃陶瓷着色剂等高科技领域。其提纯过程涉及矿石破碎、浮选、焙烧、酸浸、萃取分离、结晶干燥等多个工序，而几乎每个阶段都需要特定的气体输送与加压设备，离心鼓风机正是在这一过程中发挥核心作用的动力装置。

稀土提纯对风机设备提出了特殊要求：首先，工艺气体可能具有腐蚀性（如含有氟、氯离子的烟气）；其次，某些工序需要输送惰性保护气体（如氮气、氩气）以防止氧化；再者，分离工艺对气体压力、流量稳定性极为敏感；最后，设备必须能够长时间连续运行以保障生产线效率。针对这些需求，我国风机行业开发了专门用于稀土提纯的系列离心鼓风机，其中“C(Ce)”型系列多级离心鼓风机、“CF(Ce)”型系列专用浮选离心鼓风机、“CJ(Ce)”型系列专用浮选离心鼓风机、“D(Ce)”型系列高速高压多级离心鼓风机、“AI(Ce)”型系列单级悬臂加压风机、“S(Ce)”型系列单级高速双支撑加压风机以及“AII(Ce)”型系列单级双支撑加压风机等构成了完整的产品体系。

这些风机可输送的气体介质包括：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，基本覆盖了铈提纯全流程的气体输送需求。

二、AI(Ce)系列单级悬臂加压风机技术特点与型号解读

2.1 AI(Ce)系列设计理念与结构特征

AI(Ce)型系列单级悬臂加压风机是专门为稀土提纯中等压力、中等流量工况设计的离心式鼓风机。其采用单级叶轮与悬臂式转子结构，具有结构紧凑、维护简便、运行可靠的特点。悬臂设计意味着叶轮仅在一端由轴承支撑，从而避免了双支撑结构中轴穿过机壳可能带来的密封难题，特别适合输送洁净或微污染气体。

该系列风机主要应用于铈提纯流程中的气体加压、工艺气体循环、氧化气氛供给等环节。其设计工作温度通常为-20℃至200℃，可适应多数稀土分离工艺的环境温度要求。机壳多采用铸铁或铸钢材质，特殊工况下可选用不锈钢或特殊合金，以抵抗工艺过程中的腐蚀性成分。

2.2 风机型号AI(Ce)111-2.30完整解析

以具体型号“AI(Ce)111-2.30”为例，进行详细技术解读：

AI(Ce)111-2.30型风机的主要性能参数通常包括：流量范围90-130立方米每分钟，设计点效率≥82%，工作转速范围2800-3600转每分钟，轴功率约15-25千瓦，具体数值依气体介质和工况点而变化。该型号风机与跳汰机、浮选柱等选矿设备配套时，需根据工艺气体的密度、粘度、含尘量等特性进行精确选型计算。

三、轻稀土(铈组稀土)铈提纯风机关键配件详解

离心鼓风机的可靠运行离不开高质量配件的支撑，尤其对于工况特殊的稀土提纯应用，配件材质与设计更为关键。

3.1 风机主轴系统

主轴是传递动力、支撑旋转部件的核心零件。AI(Ce)系列风机主轴通常采用42CrMo或35CrMoV合金钢，经调质处理获得高强度与良好韧性。主轴加工精度要求极高，轴承安装部位的圆柱度误差不超过0.005毫米，表面粗糙度Ra≤0.4微米。针对稀土工艺中可能输送腐蚀性气体的情况，主轴与气体接触部位可进行镀铬或喷涂耐蚀涂层处理。

主轴设计需进行严格的临界转速计算，确保工作转速远离一阶和二阶临界转速，通常要求工作转速低于一阶临界转速的70%或高于二阶临界转速的30%，以避免共振引起的振动超标。

3.2 轴承与轴瓦系统

AI(Ce)111-2.30型风机采用滑动轴承设计，具体为剖分式径向轴瓦。轴瓦材质通常为巴氏合金（锡锑铜合金）衬层，厚度1.5-3毫米，具有优异的嵌入性与顺应性，能够容忍少量异物进入润滑间隙而不损伤轴颈。轴瓦背部采用铸钢或球墨铸铁，确保足够的刚度。

润滑系统采用强制供油方式，油压通常维持在0.08-0.12兆帕之间。润滑油除润滑作用外，还承担着冷却轴承、带走摩擦热的重要功能。对于连续运行的稀土生产线，润滑油系统需配备双联过滤器、油冷却器和备用油泵，确保润滑的可靠性。

3.3 风机转子总成

转子总成是风机做功的核心部件，包括叶轮、主轴、平衡盘（如有）、联轴器半体等旋转零件的组合体。AI(Ce)系列的叶轮采用后向弯曲叶片设计，数量通常为12-16片，采用高强度铝合金或不锈钢精密铸造，经五坐标数控加工中心加工成型。叶轮需进行超速试验，试验转速为设计转速的115%以上，持续运转2分钟以上，检验其结构完整性。

转子总成的动平衡精度等级要求达到G2.5级（按ISO1940标准），不平衡量通过计算剩余不平衡量的公式确定：允许剩余不平衡量等于平衡精度等级乘以转子质量再除以角速度。实际操作中，需在转子两端校正平面上添加或去除质量，直至振动速度不超过4.5毫米每秒（在轴承座处测量）。

3.4 密封系统

密封系统的有效性直接影响风机效率与可靠性，在稀土提纯应用中尤为关键：

3.5 轴承箱与机壳

轴承箱为铸铁或铸钢件，内部设有润滑油道、测温孔（用于安装铂热电阻）、观察窗等。箱体设计需保证足够的刚性，防止因变形影响轴承对中。

机壳（蜗壳）采用铸铁铸造，流道型线经CFD（计算流体动力学）优化，确保气体平顺流动，减少涡流损失。进气口可配置轴向或径向进气室，出口方位可根据现场管路布置定制。针对腐蚀性气体，机壳内表面可喷涂环氧防腐涂层或采用不锈钢衬里。

四、风机维护、修理与故障排除

4.1 日常维护要点

AI(Ce)111-2.30风机的日常维护应建立系统化记录制度：

4.2 定期检修内容

小修（每运行8000-10000小时）：

中修（每运行24000-30000小时）：

大修（每运行48000-60000小时）：

4.3 常见故障与处理

五、工业气体输送的特殊考量

稀土提纯过程中涉及多种工业气体的输送，不同气体特性对风机设计、材料选择和运行参数有显著影响。

5.1 不同气体介质的适应性调整

5.2 多系列风机在铈提纯流程中的配置建议

完整的铈提纯生产线通常需要多种风机协同工作：

选型时必须综合考虑气体成分、温度、压力、流量、连续运行时间等参数，必要时进行材质升级和密封增强。例如，输送含氟气体时，即使温度压力不高，也应选用蒙乃尔合金叶轮和聚四氟乙烯密封，以防氢氟酸腐蚀。

六、结语

AI(Ce)111-2.30型单级悬臂加压风机作为轻稀土铈提纯工艺中的关键设备，其设计充分考虑了稀土分离的特殊工况需求。从配件选材到密封设计，从日常维护到大修标准，每一个环节都直接影响着生产线的连续性和产品质量的稳定性。随着稀土材料在高新技术领域的应用不断拓展，对提纯工艺和设备的要求也将不断提高。作为风机技术人员，我们需持续关注新材料、新工艺在风机设计制造中的应用，如磁悬浮轴承、智能状态监测系统、高效气动设计优化等，不断提升设备可靠性、效率和智能化水平，为我国稀土产业的升级发展提供坚实的装备保障。

在实际应用中，建议用户建立完善的风机技术档案，记录从安装调试到日常运行、维护检修的全生命周期数据。与风机供应商保持技术沟通，及时了解升级改进方案。对于特殊工况，可考虑定制化设计，确保设备与工艺完美匹配。只有深入理解风机原理、熟悉设备结构、掌握维护要领，才能最大限度地发挥AI(Ce)系列风机在铈提纯工艺中的效能，为高品质稀土产品的生产提供可靠保障。