轻稀土(铈组稀土)铈(Ce)提纯风机AI(Ce)2138-1.67技术详解与应用

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轻稀土(铈组稀土)铈(Ce)提纯风机AI(Ce)2138-1.67技术详解与应用

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)2138-1.67、风机配件、风机修理、工业气体输送、多级离心风机、稀土矿选矿

一、引言：稀土提纯工艺中的关键气体输送设备

在轻稀土（铈组稀土）冶炼提纯工艺中，气体输送设备扮演着至关重要的角色。铈（Ce）作为轻稀土家族中含量最丰富的元素之一，其提纯过程涉及焙烧、浸出、萃取、沉淀等多个环节，这些环节均需要精确控制的气体输送系统。离心鼓风机作为核心动力设备，为这些工艺环节提供稳定、可靠的气流动力，直接影响产品质量、生产效率和能耗指标。

稀土提纯用离心鼓风机与传统工业风机相比，具有更高的技术门槛：需适应腐蚀性、高温或特殊成分的工艺气体；需在变工况下保持稳定性能；需具备良好的密封性防止有害气体泄漏；同时还需满足稀土行业特定的压力、流量要求。本文将围绕轻稀土铈提纯专用风机型号AI(Ce)2138-1.67展开全面技术解析，并系统介绍风机配件、维护修理及工业气体输送要点。

二、稀土提纯离心鼓风机系列概览

在深入探讨AI(Ce)2138-1.67型号之前，有必要了解稀土提纯领域常用的离心鼓风机系列，这些系列根据工艺需求的不同各有侧重：

1. C(Ce)型系列多级离心鼓风机
多级叶轮串联设计，适用于需要较高压升的工艺环节，如氧化焙烧的气体供给。其逐级增压的特点使得在相对较低的转速下即可获得较高压力，运行平稳，噪音较低。

2. CF(Ce)与CJ(Ce)型系列专用浮选离心鼓风机
专门为稀土浮选工艺开发，注重流量稳定性与微压调节能力。浮选过程对气泡大小、分布有严格要求，此类风机通过特殊叶轮设计和导流结构，确保气体均匀分散于矿浆中。

3. D(Ce)型系列高速高压多级离心鼓风机
采用高速齿轮箱驱动，单级或多级叶轮，适用于需要极高压力的工艺环节。结构紧凑，效率较高，但制造精度和维护要求相应提高。

4. AI(Ce)型系列单级悬臂加压风机
本文重点型号所属系列，采用单级叶轮、悬臂式转子结构。结构简单，维护方便，适用于中等压力、大流量的工艺环节，如浸出槽的鼓氧、搅拌等。

5. S(Ce)型系列单级高速双支撑加压风机
双支撑轴承结构，转子稳定性更好，适用于高转速工况。振动小，寿命长，常用于对气流脉动敏感的工艺环节。

6. AII(Ce)型系列单级双支撑加压风机
兼顾结构强度与维护便利性，双支撑设计提升了转子刚性，适用于较宽的工况范围。

这些系列风机均可根据工艺需要，输送多种工业气体：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。气体性质的不同直接影响风机的材料选择、密封形式和运行参数。

三、AI(Ce)2138-1.67型号风机技术深度解析

1. 型号命名规则与参数含义
“AI(Ce)2138-1.67”这一完整型号蕴含了该风机的关键技术参数：

“AI”：代表AI系列单级悬臂加压风机的基本结构形式。 “(Ce)”：明确此风机专为铈组稀土提纯工艺设计，在材料选择、防腐处理、密封形式上进行了针对性优化。 “2138”：表示风机在设计工况下的进口体积流量为每分钟2138立方米。这是风机选型的核心参数之一，需与工艺实际用气量匹配，并考虑余量。 “-1.67”：表示风机出口的绝对压力为1.67个大气压（绝压）。换算为表压约为0.67公斤力每平方厘米。此压力值是克服管道阻力、液体静压及满足工艺反应所需的最小动力的关键。

值得注意的是，此型号中未出现“/”符号，根据命名规则，这表示风机进口压力为标准大气压（1个大气压绝压）。若出现“/”，如“AI(Ce)2138/0.95-1.67”，则表示进口压力为0.95个大气压（绝压）。理解这一点对于准确计算风机的实际压升和功率至关重要。

2. 结构特点与工作原理
AI(Ce)2138-1.67风机为单级悬臂式结构。其核心工作原理是：电机通过联轴器驱动主轴高速旋转，安装在主轴悬臂端的叶轮随之转动。叶轮叶片间的气体在离心力作用下被甩向叶轮外缘，流经蜗壳形机壳时，速度能部分转化为压力能，最终从出口排出。同时，叶轮中心形成低压区，外部气体被持续吸入，形成连续气流。

悬臂式设计的优点在于：结构简单，转子组件可从驱动端整体拆装，检修方便（尤其是无需拆卸进气管道和机壳即可检查或更换叶轮、密封）；只有一个轴承箱，减少了潜在的泄漏点。但这也对转子的动平衡精度、主轴刚性及轴承承载能力提出了更高要求。

3. 在铈提纯工艺中的典型应用点
在铈的湿法冶炼提纯流程中，AI(Ce)2138-1.67型风机常应用于：

碳酸稀土焙烧工序：为焙烧炉提供适量助燃空气，确保稀土碳酸盐分解完全。 浸出与氧化工序：向浸出槽中鼓入空气或氧气，促进铈的氧化（从Ce³⁺氧化为Ce⁴⁺），这是分离铈与其他三价稀土的关键步骤。风机需提供稳定的气量和足够的压力以穿透液层并保证气液充分接触。 沉淀搅拌与气体保护：在某些沉淀或陈化工序中，通入氮气、氩气等惰性气体进行保护，防止产品氧化或变质。风机需具备良好的气体兼容性和密封性。

该型号的流量和压力范围使其非常适合上述中等压力、大流量需求的环节，其可靠性直接关系到氧化效率、反应速率和最终产品纯度。

四、风机核心配件详解

为确保AI(Ce)2138-1.67风机在苛刻的稀土提纯环境中长期稳定运行，其关键配件的选材与制造至关重要。

1. 风机主轴
作为传递扭矩和支撑转子的核心部件，主轴必须具有极高的强度、刚性和疲劳耐久性。通常采用优质合金钢（如42CrMo）经锻造、粗加工、调质处理、精加工、磨削等多道工序制成。对于输送腐蚀性气体的工况，与介质接触的主轴部分会采用表面镀层（如镀铬）或覆盖耐蚀材料。主轴的径向跳动和轴肩等定位部位的尺寸精度要求极高，以确保转子动平衡质量和整体装配精度。

2. 风机轴承与轴瓦
AI系列悬臂风机通常采用滑动轴承（轴瓦）。与滚动轴承相比，滑动轴承承载能力大、运行平稳、耐冲击、寿命长，更适用于高速重载的离心风机。

轴瓦材料：常用锡基巴氏合金（白合金）衬层，它与主轴轴颈形成良好的摩擦副，具有良好的嵌入性、顺应性和抗胶合能力。对于特殊工况，也可能选用铜铅合金或铝基合金。 轴承润滑：采用强制压力油循环润滑系统，确保轴瓦与轴颈间形成稳定的油膜，起到润滑、冷却和清洁作用。油压、油温、油质需严格监控。

3. 风机转子总成
转子总成是产生风压的核心旋转组件，包括叶轮、主轴、平衡盘（如有）、联轴器半体等。

叶轮：根据输送气体性质和效率要求，可采用前向、径向或后向叶片。对于稀土工艺，叶轮材料需考虑防腐，常用不锈钢（如304、316L），或在碳钢基材上喷涂防腐涂层。叶轮需经过严格的动平衡校正，通常要求达到G2.5级或更高精度，以减小振动。平衡：悬臂转子需进行动平衡测试，在叶轮和/或平衡盘上去重或配重，确保在工作转速下残余不平衡量在允许范围内。

4. 密封系统
防止气体泄漏和润滑油污染是稀土工艺风机的重点。

气封与油封：在轴承箱与机壳之间，设有复杂的密封组合。靠近叶轮侧通常采用碳环密封或迷宫密封，阻止工艺气体沿轴泄漏到轴承箱。碳环密封由多个碳石墨环组成，具有自润滑、耐高温、摩擦系数低的特点，能紧密贴合轴表面，密封效果良好。 轴承箱密封：采用骨架油封或机械密封，防止润滑油外泄。 轴端密封：对于输送有毒或贵重气体（如氢气、氦气）的情况，可能采用干气密封等更高级的密封形式。

5. 轴承箱
轴承箱是容纳轴承（轴瓦）、提供润滑油路和冷却腔室的铸件。要求有足够的刚性和散热性能。箱体上的油位计、温度计插孔、进出油口等附件需齐全可靠。箱体与机壳、箱体与端盖的接合面加工精度要高，并配有适当的密封垫，确保无泄漏。

五、风机维护、常见故障与修理要点

对AI(Ce)2138-1.67风机实施科学的预防性维护和及时修理，是保障稀土生产线连续运行的关键。

1. 日常巡检与定期维护

振动与噪音监测：使用振动仪定期检测轴承座部位的振动速度或位移值，异常增大往往是轴承磨损、转子不平衡、对中不良的先兆。 温度监测：轴承温度、润滑油温度不应超过规定值（通常轴承温度＜70℃）。 润滑系统维护：定期检查油位、油质，按时更换润滑油和清洗滤网。确保油压稳定。 密封检查：检查气封、油封处是否有明显泄漏迹象。

2. 常见故障诊断与排除

振动超标：原因：转子积垢破坏动平衡；叶轮磨损或腐蚀不均；主轴弯曲；联轴器对中不良；基础或地脚螺栓松动；轴承间隙过大或损坏。处理：停车检查，清洁叶轮并重新平衡；校正主轴；重新对中；紧固地脚螺栓；调整或更换轴瓦。 轴承温度过高：原因：润滑油量不足或变质；冷却水不畅（如有水冷）；轴承间隙过小；轴瓦刮研不当，接触不良导致局部过热。处理：补充或更换润滑油；疏通冷却管路；调整轴承间隙；重新刮研轴瓦。 风量或风压不足：原因：进口滤网堵塞；管道泄漏或阀门开度不当；叶轮磨损严重，间隙过大；转速未达额定值。处理：清洗滤网；检查管道与阀门；检查并修复叶轮或调整间隙；检查电机和传动系统。 气体泄漏严重：原因：碳环密封磨损过量；迷宫密封齿隙过大；密封气管路压力不足（对于有气密封的）。处理：更换碳环密封件；调整或更换迷宫密封片；检查并调整密封气系统。

3. 大修要点
风机运行一定周期（通常1-3年，视工况而定）或出现严重故障时需进行解体大修。

拆卸：按顺序拆卸联轴器护罩、联轴器、轴承箱上盖、密封组件、机壳上盖，吊出转子总成。 检查与测量：测量主轴各关键部位的直径、跳动，检查表面损伤。检查叶轮焊缝、叶片有无裂纹、严重磨损或腐蚀，测量口环间隙。检查轴瓦巴氏合金层有无脱落、裂纹、磨损，测量轴承间隙和接触角。检查碳环密封的磨损量，迷宫密封的间隙。检查机壳、进气室有无腐蚀或裂纹。 修理与更换：主轴：轻微划伤可打磨处理，弯曲需校正，严重损坏则更换。叶轮：动平衡超标需重新校正，局部腐蚀可补焊修复，严重整体损坏需更换。补焊后必须重新做动平衡。轴瓦：间隙超标或合金层损伤需重新刮研或更换新瓦。刮研是一项高技术工作，要求瓦与轴颈接触均匀，间隙符合标准。密封：磨损超标的碳环、油封等必须更换。 回装与调试：按相反顺序回装，确保各部件清洁、对中精度。加注新润滑油。进行单机试车，监测振动、温度、噪音、电流等参数，直至各项指标合格。

六、工业气体输送的特殊考量

输送不同于空气的工业气体时，AI(Ce)2138-1.67风机的设计、操作和维护需额外注意：

1. 气体物性影响

密度：风机产生的压头与气体密度成正比。输送密度小于空气的气体（如氢气、氦气），在相同转速和流量下，出口压力会降低，所需功率也减小；反之，密度大的气体（如二氧化碳）则要求更高功率。选型时必须明确介质成分和工况下的密度。 腐蚀性：如氧气、湿氯气等具有强氧化性，要求流道部件使用不锈钢甚至更高级别的耐蚀材料。烟气可能含硫化物，需考虑抗硫腐蚀。 危险性：氧气助燃，需严格禁油，润滑系统和密封系统需特殊设计（如采用脂润滑或无油润滑）。氢气易燃易爆，要求风机防爆设计，密封绝对可靠。惰性气体（如氮气、氩气）虽安全，但泄漏可能导致工作环境缺氧。

2. 密封要求升级
对于贵重气体（如氦气、氖气）或有毒有害气体，密封等级必须提高。除了优化碳环密封，可能还需引入氮气（或其它惰性气）吹扫密封系统，在迷宫或碳环密封外侧通入略高于内部压力的洁净惰性气，阻止工艺气外泄，同时吹扫气少量内漏进入工艺系统也可接受。

3. 材料兼容性
与气体接触的所有部件，包括叶轮、机壳、密封件、螺栓垫片等，都必须评估与输送气体的化学兼容性，防止发生化学反应、氢脆、应力腐蚀开裂等问题。

七、结论

AI(Ce)2138-1.67型单级悬臂加压离心鼓风机，作为专为轻稀土铈提纯工艺设计的动力设备，其型号参数精准定义了其应用定位:中等压力、大流量的气体输送任务。深入理解其结构原理，特别是悬臂转子、滑动轴承、碳环密封等关键设计，是正确使用和维护该设备的基础。

在实际生产中，必须根据输送的具体工业气体性质，对风机的材料、密封和操作规程进行针对性适配。建立并严格执行以振动、温度监测为核心的预防性维护体系，掌握转子平衡、轴瓦刮研、密封更换等核心修理技术，是保障风机长周期、高可靠运行，进而确保稀土提纯生产线稳定高效的关键。

随着稀土材料在高新技术领域的应用不断拓展，对其纯度、一致性的要求日益严苛，与之配套的工艺风机也必将向着更高效率、更高可靠性、更智能监测的方向持续发展。作为风机技术人员，不断深化对设备原理的理解，积累丰富的实践经验，是迎接未来挑战的基石。

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