轻稀土(铈组稀土)铈(Ce)提纯风机基础知识与AI(Ce)1520-3.9型离心鼓风机技术详解

作者：王军（139-7298-9387）

关键词：轻稀土提纯、铈组稀土、离心鼓风机、AI(Ce)1520-3.9、风机配件、风机维修、工业气体输送

一、稀土矿提纯工艺中的离心鼓风机技术概述

稀土元素作为现代工业的“维生素”，在新能源、航空航天、电子信息等领域具有不可替代的战略价值。轻稀土（铈组稀土）主要包括镧、铈、镨、钕等元素，其中铈（Ce）是含量最丰富的稀土元素之一。在铈的提取与提纯工艺中，离心鼓风机扮演着气体输送、氧化反应供氧、浮选曝气等关键角色，其性能直接影响提纯效率、产品质量和能耗指标。

稀土提纯工艺通常包括矿石破碎、选矿、焙烧、酸浸、萃取、结晶等多个环节，每个环节对气体输送设备都有特定要求。离心鼓风机以其结构紧凑、运行平稳、效率较高、维护相对简便等特点，成为稀土冶炼企业首选的气体输送设备。根据工艺流程的不同压力、流量和介质要求，开发了多个系列的专用鼓风机，形成了完整的产品体系。

二、铈提纯专用离心鼓风机系列介绍

2.1 C(Ce)型系列多级离心鼓风机

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，逐级提高气体压力。该系列风机适用于需要中等压力（通常0.3-2.0MPa）、大流量气体输送的工艺环节，如铈精矿的氧化焙烧工序。多级设计使得单机效率较高，但结构相对复杂，对制造精度和平衡性要求严格。

2.2 CF(Ce)型与CJ(Ce)型系列专用浮选离心鼓风机

浮选是铈矿分离的重要工序，需要稳定、均匀的气体供应形成适宜的气泡。CF(Ce)型与CJ(Ce)型专为浮选工艺设计，其特点是压力稳定、气流脉动小、可调节范围宽。两种型号的区别主要在于叶轮型式和调节方式：CF型采用前弯叶片，特性曲线较陡；CJ型采用后弯叶片，高效区更宽，节能效果更好。

2.3 D(Ce)型系列高速高压多级离心鼓风机

D(Ce)型系列采用齿轮增速箱驱动，转速可达每分钟数万转，适用于高压（可达3.5MPa以上）、小流量工况。在铈提纯的高压浸出、超临界萃取等先进工艺中，该型号风机能够提供稳定的高压气源。其核心技术在于高速转子动力学设计、精密齿轮制造和润滑系统优化。

2.4 AI(Ce)型系列单级悬臂加压风机

AI(Ce)型系列采用单级叶轮和悬臂结构，结构简单紧凑，维护方便，适用于中低压、大流量工况。悬臂设计避免了双支撑结构可能产生的对中问题，但要求转子有良好的动平衡性能。该系列风机在铈提纯的通风、物料输送等环节应用广泛。

2.5 S(Ce)型系列单级高速双支撑加压风机

S(Ce)型系列采用高速单级叶轮配双支撑结构，兼顾了单级风机结构简单和双支撑运行稳定的优点。通过提高转速（通常配备增速箱）来获得较高压力，适用于需要较高压力和中等流量的工艺环节。双支撑结构使转子刚性更好，临界转速更高。

2.6 AII(Ce)型系列单级双支撑加压风机

AII(Ce)型系列是传统双支撑单级离心风机，结构坚固，运行可靠，寿命长。虽然效率可能不及多级或高速风机，但其出色的可靠性和易于维护的特点，使其在要求长期连续运行的铈提纯关键工序中仍有重要地位。

三、AI(Ce)1520-3.9型单级悬臂加压风机详解

3.1 型号解读与技术参数

AI(Ce)1520-3.9型风机型号中，“AI”表示AI系列单级悬臂加压风机；“1520”表示设计工况下流量为每分钟1520立方米；“-3.9”表示出风口绝对压力为3.9个大气压（即表压约2.9kgf/cm²）。由于型号中没有“/”符号，表示进风口压力为标准大气压（1个大气压）。

该风机的主要设计参数包括：

3.2 结构特点与工作原理

AI(Ce)1520-3.9型风机采用单级闭式叶轮、蜗壳式机壳、悬臂转子结构。气体轴向进入叶轮，在高速旋转的叶轮中获得动能和压能，随后在蜗壳中降速扩压，将动能进一步转化为压力能。悬臂结构简化了支撑和密封，但要求叶轮与主轴的连接非常可靠，通常采用过盈配合加键连接，大型风机还会增加液压装配或热装工艺。

叶轮是风机的核心部件，其设计采用三元流理论，叶片型线为后弯或后向型，兼顾效率和压力特性。叶轮材料根据输送介质选择：输送空气时常用优质合金钢；输送腐蚀性气体时采用不锈钢或特种合金；在高温工况下需选用耐热钢。

3.3 在铈提纯工艺中的应用定位

AI(Ce)1520-3.9型风机在铈提纯工艺流程中主要应用于以下环节：

该型号风机的压力-流量特性曲线较平缓，适合在流量有一定波动但压力要求相对稳定的工况下使用。在实际选型时，需要根据工艺要求的最大和最小流量、系统阻力特性，确定风机的工作点，确保在高效区内运行。

四、风机关键配件技术说明

4.1 风机主轴

主轴是传递扭矩、支撑转子的核心零件。AI(Ce)1520-3.9型风机主轴采用优质合金钢（如42CrMo）锻造而成，经过调质处理获得良好的综合机械性能。主轴设计需考虑以下因素：

4.2 风机轴承与轴瓦

AI(Ce)1520-3.9型风机采用滑动轴承（轴瓦），与滚动轴承相比，滑动轴承具有承载能力大、抗冲击、寿命长等优点，更适合高速重载风机。

轴瓦材料通常为巴氏合金（锡基或铅基），厚度约1-3mm，浇铸在钢背瓦体上。巴氏合金具有优异的嵌入性和顺应性，能容忍少量异物，防止轴颈划伤。轴瓦设计要点包括：

4.3 风机转子总成

转子总成包括叶轮、主轴、平衡盘（如有）、联轴器半体等旋转部件的组合体。转子动平衡是确保平稳运行的关键，AI(Ce)1520-3.9型风机要求达到G2.5级平衡精度（ISO 1940标准）。平衡校正通常在低速和高速动平衡机上进行，分两步：

平衡精度以残余不平衡量表示，计算公式为：不平衡量等于转子质量乘以许用偏心距。许用偏心距根据平衡等级和最大工作转速确定。

4.4 密封系统

密封系统防止气体泄漏和润滑油进入流道，包括气封和油封：

气封：通常采用迷宫密封，利用多次节流膨胀原理降低泄漏。在AI(Ce)1520-3.9型风机中，叶轮进口处和级间（如多级）采用迷宫密封。密封齿数一般为4-8个，齿尖与密封体间隙为0.3-0.5mm（直径间隙）。在更高要求场合，可采用碳环密封。

碳环密封：由多个碳环组成，靠弹簧力抱紧轴颈，实现接触式密封。碳材料具有自润滑性，摩擦系数低，允许少量磨损。碳环密封泄漏量比迷宫密封小一个数量级，但成本较高，主要用于有毒、贵重或危险气体。

油封：防止轴承箱润滑油泄漏，常用骨架油封或机械密封。骨架油封结构简单，成本低，适用于中低速场合；机械密封泄漏量极小，但结构复杂，成本高，用于高速或不允许泄漏的场合。

4.5 轴承箱

轴承箱是支撑转子、容纳轴承和润滑系统的部件。设计要点包括：

轴承箱通常设有观察窗、温度计插孔、油位计、呼吸器等附件，便于日常检查和维护。

五、风机维修与维护技术

5.1 日常维护要点

5.2 定期检修内容

小修（每运行4000-6000小时）：

中修（每运行12000-18000小时）：

大修（每运行30000-50000小时）：

5.3 常见故障处理

振动异常：

轴承温度高：

性能下降：

喘振：

5.4 大修后试车程序

试车过程中如出现异常振动、异响、温度急剧上升等情况，应立即停车检查。

六、工业气体输送风机技术要点

6.1 不同气体介质的特性与风机设计

AI(Ce)系列风机可输送多种工业气体，不同气体物性对风机设计有特殊要求：

氧气（O₂）：

氢气（H₂）：

二氧化碳（CO₂）：

氮气（N₂）、氩气（Ar）、氦气（He）、氖气（Ne）等惰性气体：

工业烟气：

6.2 气体物性对风机性能的影响

当输送气体不是空气时，风机性能需按气体物性进行换算：

例如，输送氢气时，由于密度仅为空气的1/14，为获得相同压力，转速需提高到约3.74倍（根号14），而功率仅为输送空气时的1/14（相同流量和压力下）。

6.3 防爆与安全设计

输送易燃易爆气体（如氢气、某些混合气体）时，风机需按防爆要求设计：

6.4 特殊工况设计考虑

高温工况：

低温工况：

腐蚀性介质：

含尘气体：

七、AI(Ce)1520-3.9型风机选型与应用建议

7.1 选型步骤

7.2 系统设计注意事项

7.3 在铈提纯工艺中的节能运行

八、未来发展趋势

随着稀土提纯工艺向绿色、高效、智能化发展，对离心鼓风机也提出新的要求：

结语

AI(Ce)1520-3.9型离心鼓风机作为轻稀土铈提纯工艺中的重要设备，其设计、制造、维护都需紧密结合工艺特点。正确选型、合理安装、精心维护是保证风机长期稳定运行的关键。随着稀土产业的技术进步，对风机性能、可靠性、智能化提出更高要求，需要风机技术人员不断学习新技术、新材料、新工艺，为稀土产业高质量发展提供可靠装备保障。

作为风机技术专业人员，我们应深入理解稀土提纯工艺，与工艺工程师密切配合，选择最合适的风机型号和配置，并通过科学的维护管理，延长设备寿命，降低能耗，为提升我国稀土产业竞争力贡献力量。