轻稀土(铈组稀土)铈(Ce)提纯风机基础知识与应用详解

作者：王军（139-7298-9387）

关键词：稀土矿提纯，离心鼓风机，铈(Ce)提纯，AI(Ce)1715-1.24风机，风机配件，风机维修，工业气体输送，轴瓦，碳环密封，转子总成

一、稀土提纯工艺与离心鼓风机概述

稀土元素是现代高科技产业不可或缺的战略资源，其中轻稀土（铈组稀土）中的铈(Ce)广泛应用于抛光材料、储氢材料、催化剂和特种合金等领域。在稀土矿的湿法冶金提纯过程中，离心鼓风机是不可或缺的关键设备，它为浸出、萃取、浮选和干燥等工序提供稳定可靠的气体动力支持。

稀土提纯工艺通常包括矿石分解、浸出、净化、沉淀和煅烧等步骤，这些工艺环节需要不同压力、流量和气体介质的风机设备。根据工艺要求，稀土提纯专用风机需要具备耐腐蚀、密封可靠、运行稳定和调节精确等特点，以适应稀土生产过程中可能遇到的酸性气体、有机溶剂蒸汽和高温等复杂工况。

在众多风机型号中，专门为稀土行业开发的系列风机已形成标准化产品线，包括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和AII(Ce)型系列单级双支撑加压风机。这些风机可输送多种工业气体，如空气、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)以及混合无毒工业气体。

二、AI(Ce)1715-1.24型风机详解

2.1 型号解析与基本参数

AI(Ce)1715-1.24是专门为轻稀土（铈组稀土）铈提纯工艺设计的单级悬臂加压离心鼓风机。按照风机型号命名规则，“AI”代表AI系列单级悬臂加压风机，“(Ce)”表示该风机针对铈提纯工艺进行了特殊设计和材料选择，“1715”表示该风机的设计流量为每分钟1715立方米，“-1.24”表示风机出口压力为1.24个大气压（表压0.24公斤/平方厘米）。

值得注意的是，在风机型号标注中，如果没有“/”符号，则表示风机进口压力为标准大气压（1个大气压）。这种命名方式直观地反映了风机的主要性能参数，便于用户根据工艺需求进行选型。

2.2 结构特点与工作原理

AI(Ce)1715-1.24型风机采用单级悬臂式结构，这种设计减少了轴承数量，简化了支撑结构，使风机更加紧凑，特别适合空间有限的稀土生产车间。风机由电机通过联轴器直接驱动，转速通常为2950转/分钟或更高，具体取决于电机极数和传动设计。

该风机的工作原理基于离心力原理：当电机带动叶轮高速旋转时，气体从轴向进入叶轮，在叶轮叶片的作用下获得能量，压力和速度同时增加；然后气体进入扩压器，将部分动能转化为压力能；最后通过蜗壳收集并导向出口管道。这种能量转换过程遵循欧拉涡轮方程，即理论压头等于叶轮进出口处气体圆周速度差与绝对速度的乘积。

2.3 性能特点与应用场景

AI(Ce)1715-1.24型风机针对铈提纯工艺的特殊要求进行了多项优化：

该风机主要应用于铈提纯的浸出槽气体搅拌、沉淀槽气动混合和过滤系统反吹等工序，是确保铈化合物纯度和收率的关键设备。

三、风机关键配件详解

3.1 风机主轴

风机主轴是传递扭矩和支撑转子的核心部件。AI(Ce)1715-1.24的主轴采用42CrMo高强度合金钢，经过调质处理和精密加工，确保足够的强度、刚度和耐磨性。主轴的设计需要满足临界转速至少高于工作转速30%的安全要求，避免共振现象。主轴与叶轮的连接通常采用过盈配合加键连接的双重固定方式，确保在高转速下不会松动。

3.2 风机轴承与轴瓦

AI(Ce)1715-1.24采用滑动轴承配合轴瓦的结构，这种设计相比滚动轴承具有更好的抗冲击性和阻尼特性，特别适合可能产生轻微振动的工艺环境。轴瓦材料通常为巴氏合金（锡锑铜合金），这种材料具有良好的嵌入性和顺应性，能够在润滑油膜暂时破坏时保护轴颈不受损伤。

轴承润滑采用强制循环油润滑系统，确保轴承在各种工况下都能形成稳定的油膜。油膜压力的计算基于雷诺方程，通过数值求解可以得到油膜压力分布和承载能力。实际运行中，轴承温度应控制在65℃以下，油膜厚度应大于轴颈和轴瓦表面粗糙度之和的三倍。

3.3 风机转子总成

转子总成包括叶轮、主轴、平衡盘和联轴器半体等旋转部件的组合体。叶轮是转子的核心，AI(Ce)1715-1.24采用后弯式叶片设计，叶片数通常为12-16片，这种设计在效率和稳定性之间取得良好平衡。叶轮材料根据输送介质不同可选择304不锈钢、316L不锈钢或钛合金。

转子动平衡是确保风机平稳运行的关键，要求达到ISO1940 G2.5平衡等级，即转子重心偏移量小于2.5毫米/秒。不平衡量的计算公式为：不平衡量等于质量乘以偏心距。在实际平衡操作中，通常采用两面动平衡法，在叶轮两侧的校正平面上添加或去除材料。

3.4 密封系统：气封、油封与碳环密封

密封系统是防止气体泄漏和润滑油污染的关键，AI(Ce)1715-1.24采用多层次密封设计：

3.5 轴承箱

轴承箱是支撑转子并容纳轴承和润滑系统的重要部件。AI(Ce)1715-1.24的轴承箱采用铸铁或铸钢材料，具有足够的刚度和减振特性。轴承箱设计需要考虑热膨胀因素，确保在正常工作温度范围内保持正确的对中状态。轴承箱还集成了温度传感器和振动传感器接口，便于状态监测和故障诊断。

四、风机维修与保养

4.1 日常维护要点

4.2 定期检修内容

4.3 常见故障处理

五、工业气体输送风机的特殊考量

5.1 不同气体的特性与风机设计

稀土提纯过程中可能使用多种工业气体，每种气体对风机设计都有特殊要求：

5.2 气体参数转换

当风机输送不同于空气的气体时，性能参数需要转换。风机的容积流量基本不变，但质量流量、压力和功率会发生变化。主要转换公式包括：

质量流量等于容积流量乘以气体密度；
压力比（出口绝对压力与进口绝对压力之比）与气体种类关系不大，但绝热温升与气体比热比有关；
功率与气体分子量和进口温度有关，具体为功率正比于气体分子量除以进口绝对温度的开方。

这些转换关系在选择风机和预测性能时至关重要。

5.3 安全防护措施

输送工业气体的风机需要额外的安全措施：

六、风机选型与工艺匹配

6.1 选型基本原则

为铈提纯工艺选择离心鼓风机时，需要考虑以下因素：

6.2 系统匹配与调节

风机在管路系统中的实际工作点由风机性能曲线和管路特性曲线的交点决定。管路阻力与流量的平方成正比，这一关系决定了系统的操作点。当工艺需求变化时，可以通过以下方式调节：

对于AI(Ce)1715-1.24型风机，如果工艺流量需求在1400-2000立方米/分钟范围内变化，推荐采用变频调速，可以保持高效运行。

6.3 多机并联与串联

当单台风机无法满足工艺要求时，可以考虑多机配置：

对于大型稀土提纯项目，通常采用多台AI(Ce)系列风机并联，为不同工序提供气体动力，并通过集中控制系统协调运行。

七、未来发展趋势

随着稀土提纯技术向高效、绿色、智能化方向发展，离心鼓风机技术也在不断创新：

作为风机技术专业人员，我们需要不断跟踪这些新技术，将其应用于稀土提纯风机的设计和改进中，为我国稀土产业的发展提供可靠的装备支持。

结语

离心鼓风机作为稀土提纯工艺的关键设备，其性能直接影响到产品质量和生产成本。AI(Ce)1715-1.24型风机是针对铈提纯工艺特点设计的专用设备，通过合理的选型、正确的安装、细致的维护和及时的维修，可以确保其长期稳定运行。随着稀土产业的不断发展，对风机技术也提出了更高要求，我们需要不断学习和创新，为稀土提纯工艺提供更加高效、可靠和智能的风机解决方案。