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轻稀土(铈组稀土)铈(Ce)提纯风机AI(Ce)265-1.94技术解析与相关风机系统应用

作者:王军(139-7298-9387)

关键词:轻稀土提纯 铈(Ce) 离心鼓风机 AI(Ce)265-1.94 风机配件 风机维修 工业气体输送 多级离心鼓风机

引言:离心鼓风机在稀土分离提纯中的关键作用

稀土,作为现代工业的“维生素”,其战略价值不言而喻。其中,轻稀土(铈组稀土)中的铈(Ce),因其在抛光材料、储氧材料、催化剂、稀土永磁添加剂等领域的广泛应用,其高效、高纯度的分离提取技术至关重要。在稀土湿法冶炼的全流程中,从矿石分解、萃取分离到沉淀灼烧,多个环节都需要洁净、稳定且压力可控的气体作为动力源、氧化源或保护气。离心鼓风机正是提供这一核心动力的关键设备,其性能的可靠性、稳定性和高效性直接关系到生产线的连续运行、产品纯度及能耗成本。

本文将结合笔者多年的风机技术实践经验,聚焦于轻稀土铈(Ce)提纯工艺中使用的特种离心鼓风机。我们将以一款典型设备:AI(Ce)265-1.94型单级悬臂加压风机为例,进行深入的技术剖析。同时,系统阐述其核心配件构成、维护修理要点,并扩展介绍适用于稀土及其他化工流程的各类专用离心鼓风机及其广泛的工业气体输送能力。

第一章:铈(Ce)提纯工艺与风机配置概述

铈的提取通常采用硫酸焙烧法或碱法处理氟碳铈矿,涉及焙烧、酸浸、萃取、反萃、沉淀、煅烧等工序。在这些工序中,风机主要承担以下任务:

氧化与搅拌供风:在焙烧或氧化槽中,鼓入空气或富氧空气,将Ce(III)氧化为Ce(IV),为后续分离创造条件。 气流输送与流态化:在物料干燥或气流输送环节,提供动力。 工艺气体输送:输送氮气(N₂)用于系统保护、吹扫,输送氧气(O₂)用于氧化,输送二氧化碳(CO₂)用于碳化沉淀等。 通风与尾气处理:为生产环境通风或为尾气处理系统(如吸收塔)提供动力风。

这些应用场景对风机提出了特殊要求:耐腐蚀(接触酸性气体或雾沫)、密封可靠(防止工艺气体泄漏或空气混入)、压力稳定可调连续运行寿命长。因此,风机从设计、选材到制造,都需进行针对性考量。

第二章:核心设备详解:AI(Ce)265-1.94型单级悬臂加压风机

风机型号“AI(Ce)265-1.94”蕴含了其基本技术参数与系列归属,解读如下:

“AI(Ce)”:代表该风机属于AI系列单级悬臂式加压风机,专为铈(Ce)及其相关轻稀土工艺流程设计和优化。 “265”:表示风机在设计工况下的进口容积流量为每分钟265立方米(m³/min)。这是风机选型的核心参数之一,需根据工艺用气量确定。 “-1.94”:表示风机出口的绝对压力为1.94个大气压(ata),或表压约为0.94 kgf/cm²(约94 kPa)。此处没有“/”符号,意味着风机的进口压力为标准大气压(1 ata)。若型号为“AI(Ce)265/0.8-1.94”,则“/0.8”表示进口压力为0.8 ata(负压或低正压环境进气)。

AI系列风机的结构特点与性能定位:
AI系列为单级悬臂式结构,即叶轮安装在主轴的一端,另一端由轴承箱支撑。这种结构紧凑、重量轻、占地面积小、维护相对简便。它适用于中低压力、中大流量的加压或送风场合。在铈提纯中,常用于氧化槽鼓风、物料输送等对压力要求不是极高但流量需求稳定的环节。

主要性能曲线与调节:
该风机的性能遵循离心式通风机的通用特性。其提供的压力与流量的平方大致成正比关系;轴功率随流量的增加而增加;存在一个最高效率点,最佳工况应选在此点附近。调节风量通常采用出口阀门节流、进口导叶调节或变频调速(控制电机转速)等方法。变频调速因其节能效果显著、调节范围宽,在现代稀土生产线中应用日益广泛。

第三章:风机核心配件系统深度解析

一台高效可靠的离心鼓风机,是其各精密部件协同工作的结果。以下是AI(Ce)265-1.94及同类风机的关键配件系统:

风机主轴与转子总成主轴:是传递扭矩、支撑叶轮旋转的核心部件。通常采用高强度合金钢(如42CrMo)锻制,经过精密加工、热处理(调质)和动平衡校正,确保其具有极高的强度、刚性和疲劳寿命。 转子总成:指主轴、叶轮、平衡盘(多级风机)、联轴器等旋转部件的组合体。作为高速旋转的惯性部件,其动平衡精度是决定风机振动水平、运行平稳性和轴承寿命的关键。总成完成后,必须在高精度动平衡机上校正到高标准(如G2.5级或更高)。 叶轮
作为风机的心脏,它将机械能转化为气体的压力能和动能。对于输送可能含有腐蚀性成分的气体,叶轮材料常选用不锈钢(如304、316L)、双相不锈钢,或在碳钢基材上喷涂防腐涂层。叶轮型线采用三元流设计,以最大化效率。制造工艺包括焊接、铆接或整体铸造,需经过严格的探伤检验。 轴承与轴瓦系统轴承箱:是容纳轴承、密封和润滑油的核心箱体,要求刚性足、散热好、密封可靠。 轴瓦(滑动轴承):在高速、重载的鼓风机中应用广泛。常用的是动压滑动轴承(椭圆瓦、可倾瓦),依靠旋转时形成的油膜来支撑主轴。其材料多为巴氏合金,具有良好的嵌入性和顺应性,能吸收微小振动。维护重点是保证润滑油的清洁度、合适的油温与油压,定期检查瓦面磨损与间隙。 密封系统(核心防泄漏保障): 气封(迷宫密封):安装在机壳与主轴之间,由一系列连续的环形齿隙构成,通过多次节流膨胀来减少气体泄漏。结构简单,非接触,寿命长。 油封:用于轴承箱端部,防止润滑油外泄。常用骨架油封或填料密封。 碳环密封:在输送有毒、珍贵或要求零泄漏的工艺气体(如H₂、He、O₂)时采用。由一组碳环组成,在弹簧力作用下紧贴轴套,实现接触式密封。密封性能极佳,但存在摩擦磨损,需定期更换。对于AI(Ce)265-1.94这类可能接触腐蚀性气体的风机,其密封选材和结构设计需特别注意防腐。 润滑与冷却系统
提供强制循环润滑油,对轴承进行润滑、冷却和清洁。系统包括油泵、油箱、冷却器、过滤器、温控阀及监控仪表(压力、温度)。油品质量和系统清洁度是保障轴承寿命的命脉。

第四章:风机常见故障诊断与修理要点

风机维修需遵循“预防为主,修治结合”的原则。

振动超标原因:转子动平衡破坏(结垢、磨损、零件脱落);对中不良;轴承磨损;地脚螺栓松动;喘振(系统压力波动大,在小流量工况下运行)。 处理:停机检查,重新进行现场动平衡;校正联轴器对中;更换轴承;紧固基础;调整工况点,避免小流量运行,检查并清理进/出口管路。 轴承温度过高原因:润滑油量不足或变质;冷却器效率下降;轴承磨损或装配间隙不当;油路堵塞。 处理:检查油位、油质,必要时换油;清洗冷却器;检查轴承间隙,更换损坏件;疏通油路。 风量或压力不足原因:进口过滤器堵塞;密封间隙过大导致内泄漏严重;叶轮磨损或腐蚀;电机转速不足;管网阻力变化。 处理:清洗或更换过滤器;调整或更换密封件;修复或更换叶轮;检查电机和变频器;复核管网设计。 异常噪音原因:轴承损坏;转子与静止件摩擦(扫膛);喘振;齿轮箱(如有)故障。 处理:根据音质判断来源,停机拆检相应部位。

大修流程:通常包括拆卸、清洗、检查、测量、修复/更换、重新组装、对中、动平衡、试车等步骤。重点记录原始数据(如间隙、对中值),并使用合格的备件和专业的工具。

第五章:扩展应用:稀土及其他工业领域专用风机系列简介

针对不同压力、流量和工艺要求,形成了丰富的风机产品系列,均衍生出适用于铈(Ce)及稀土工艺的“Ce”型号:

“C(Ce)”型系列多级离心鼓风机:通过多个叶轮串联,实现较高的压比。适用于需要中等至高压力,但单级风机无法满足的场合,如深度氧化工艺或长距离气体输送。 “CF(Ce)”与“CJ(Ce)”型系列专用浮选离心鼓风机:专为矿山浮选工艺设计,特性曲线陡峭,能在管网阻力变化时保持风压相对稳定,确保浮选槽充气均匀。 “D(Ce)”型系列高速高压多级离心鼓风机:采用齿轮箱增速,使叶轮获得极高转速,从而在单级或较少级数下产生很高压力。结构紧凑,效率高,适用于需要高压鼓风的工艺流程。 “S(Ce)”型系列单级高速双支撑加压风机:高速单级,双支撑结构(叶轮在两轴承中间),刚性好,适用于高转速、中高压力的工况,比悬臂式更稳定。 “AII(Ce)”型系列单级双支撑加压风机:与AI系列同流量档次,但采用双支撑结构,运行更平稳,适合对振动要求更严苛的场合。

第六章:工业气体输送风机的特殊考量

离心鼓风机可输送多种工业气体,但必须针对气体特性进行特殊设计:

气体性质影响密度:气体密度直接影响风机压头、轴功率。例如,输送氢气(H₂)时,因密度极低,所需压头功率小,但容易泄漏;输送氩气(Ar)时则相反。 腐蚀性:如工业烟气中的硫化物、湿氯气等,要求过流部件(叶轮、机壳、密封)采用特种耐蚀合金或衬里。 毒性/危险性:如氧气(O₂)的强助燃性,要求禁油设计,所有部件严格脱脂;氢气(H₂)的易燃易爆性,要求防爆电机、高标准密封。氮气(N₂)虽惰性,但密闭空间泄漏有窒息风险。 纯度要求:高纯气体输送,需采用特殊密封(如干气密封)、不锈钢管道、内表面特殊处理,防止污染。 安全与选型选材:根据气体腐蚀性选择合适的材料组合。 密封:是气体输送风机的重中之重。根据气体价值和危险性,选择迷宫密封、碳环密封或更高级的干气密封。 防爆与安全:对于易燃易爆气体,风机需符合防爆标准,设置安全泄放装置、气体泄漏检测仪。 性能换算:风机样本参数多以空气为介质,输送其他气体时,必须根据实际气体的密度、绝热指数等进行性能换算,重新确定轴功率、转速等关键参数,并匹配相应的电机和变速设备。

结语

AI(Ce)265-1.94型风机及其所属的各类特种风机系列,是现代稀土及化工工业不可或缺的“动力肺”。深入理解其型号含义、结构原理、配件系统与维修技术,是保障生产线安全、稳定、高效运行的基础。随着稀土材料需求的增长和工艺技术的进步,对离心鼓风机的效率、可靠性和智能化水平也提出了更高要求。作为风机技术人员,我们需不断学习、实践与创新,为国家的战略资源产业提供更坚实可靠的装备支撑。

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