轻稀土(铈组稀土)铈(Ce)提纯风机:AI(Ce)1656-2.55型离心鼓风机技术全解

作者：王军（139-7298-9387）

关键词：稀土提纯、离心鼓风机、AI(Ce)1656-2.55、风机配件、风机维修、工业气体输送、铈组稀土、气动密封

一、稀土冶炼与离心鼓风机技术概述

轻稀土（铈组稀土）的提纯与分离是稀土产业链中的关键技术环节，其中铈（Ce）作为轻稀土中的主要元素，其提取纯度直接影响到下游高端材料的性能。在稀土湿法冶炼工艺中，从浸出、萃取到沉淀、煅烧，多个工序都需要鼓风机提供稳定的气源支持，用于气体输送、物料流态化、氧化反应和气氛控制等。

离心鼓风机在这一过程中扮演着“气动心脏”的角色，其性能稳定性、气体输送精确度和能耗水平直接影响着稀土产品的纯度、回收率和生产成本。与普通工业鼓风机不同，稀土提纯用鼓风机需要面对多种特殊工况：输送气体可能包括空气、氮气、氧气及混合工艺气体；工作压力需要精确控制以匹配工艺要求；介质中可能含有腐蚀性成分；设备需要长时间连续稳定运行以减少工艺波动。

我国稀土冶炼行业经过数十年发展，已形成了针对不同工艺段的气动设备体系，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、“AII(Ce)”型系列单级双支撑加压风机等，构成了完整的稀土提纯气动装备家族。这些风机在结构设计、材料选择、密封形式和控制系统等方面都针对稀土冶炼的特殊需求进行了专门优化。

二、AI(Ce)1656-2.55型单级悬臂加压风机深度解析

2.1 型号规格与技术含义

AI(Ce)1656-2.55这一完整型号标识包含了丰富的技术信息：

作为对比，同系列的“AI(Ce)400-1.3”型号表示：流量400m³/min，出口压力1.3atm，进口压力1atm。这种命名规则直观地反映了风机的核心性能参数，便于工程选型和工艺匹配。

2.2 结构特点与工作原理

AI(Ce)1656-2.55采用典型的单级悬臂式结构，这种设计具有结构紧凑、轴向尺寸小、维护方便的特点，特别适合在空间有限的稀土冶炼车间安装。其主要组成部分包括：

气动核心部分：叶轮采用后弯式叶片设计，基于三元流动理论优化，叶片型线采用贝塞尔曲线与渐开线的组合，确保在1656m³/min流量下达到最佳效率点。叶轮材料根据输送气体性质选择，对于含腐蚀性成分的工艺气体，采用双相不锈钢或钛合金；对于纯净惰性气体，可采用高强度铝合金以减轻转子重量。

驱动系统：电机通过高强度膜片联轴器与风机主轴直联，传动效率超过98%。电机功率根据风机气动功率加上适当裕量确定，计算公式为：所需电机功率等于气体质量流量乘以压升再除以风机效率再除以机械传动效率。对于AI(Ce)1656-2.55，在标准工况下，气体质量流量可通过理想气体状态方程计算，考虑实际气体的压缩因子修正。

进出口装置：进口采用收敛型流道设计，确保气流均匀进入叶轮；出口配置扩散器，将动能高效转化为压力能。进出口法兰均按国家标准制造，并预留了温度、压力传感器接口，便于在线监测。

2.3 性能曲线与工况调节

AI(Ce)1656-2.55的性能曲线在出厂前通过试验台精确测定，包括压力-流量曲线、效率-流量曲线和功率-流量曲线。在稀土提纯应用中，工艺气体密度可能不同于空气，风机实际性能需根据实际气体密度进行换算，换算公式为：实际压力等于标准压力乘以实际气体密度除以标准空气密度；实际功率等于标准功率乘以实际气体密度除以标准空气密度。

该风机提供多种流量调节方式：进口导叶调节、变频调速和出口节流调节。在稀土连续生产工艺中，推荐采用变频调速，可实现流量无级调节且保持高效运行。调节范围通常在额定流量的30%-110%之间，超出此范围需注意避免喘振和堵塞现象。

三、关键部件技术详解

3.1 风机主轴与轴承系统

主轴设计：AI(Ce)1656-2.55的主轴采用42CrMoA合金钢，调质处理后硬度达到HB260-290，临界转速计算值高于工作转速的1.3倍，确保避开共振区。主轴径向跳动公差控制在0.01mm以内，轴向窜动小于0.02mm。

轴瓦轴承：采用稀油润滑的滑动轴承（轴瓦），材料为巴氏合金（SnSb11Cu6）。轴承间隙通过计算确定，公式为：径向间隙等于轴颈直径乘以经验系数（通常为0.001-0.002）。润滑油系统包括油箱、油泵、冷却器和双联过滤器，油压维持在0.15-0.25MPa，油温控制在35-45℃。

3.2 转子总成动态平衡

转子总成包括叶轮、主轴、平衡盘和联轴器半体，装配后进行高速动平衡，平衡精度达到G2.5级（ISO1940标准）。平衡校正采用去重法，在叶轮轮盖和轮盘特定位置钻孔。残余不平衡量计算公式为：许用残余不平衡量等于平衡精度等级乘以转子质量除以角速度。对于AI(Ce)1656-2.55，工作转速下的振动速度值应低于4.5mm/s（RMS）。

3.3 密封系统

气封系统：采用迷宫密封与碳环密封的组合设计。在叶轮进口处设置迷宫密封，利用多次节流膨胀原理减少泄漏；在轴端采用碳环密封，碳环材料为浸渍呋喃树脂的纯碳石墨，具有良好的自润滑性和耐磨性。密封间隙根据气体性质和压力确定，一般径向间隙为轴径的0.001-0.0015倍。

油封系统：轴承箱采用双唇骨架油封结合甩油环的复合密封，防止润滑油泄漏和外部污染物进入。油封材料根据油品性质选择，常用氟橡胶或聚四氟乙烯复合材料。

3.4 轴承箱与润滑系统

轴承箱为铸铁整体铸造，结构刚度经过有限元分析优化，确保轴承座孔在运行中的变形量小于0.02mm。润滑系统提供强制循环润滑，每台风机配备独立的润滑油站，具备双泵（一用一备）、油温自动调节、油压报警和在线滤油功能。

四、多工艺气体输送适应性

4.1 不同气体介质的特点与风机调整

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和运行有重要影响：

空气：标准介质，密度1.293kg/m³（标准状态）。用于氧化焙烧、流态化干燥等工序。

二氧化碳（CO₂）：分子量44，密度约为空气的1.52倍。输送CO₂时，风机压力-流量曲线会相应变化，功率需求增加。需注意CO₂在高湿度环境下可能形成碳酸的腐蚀问题。

氮气（N₂）：惰性气体，用于保护性气氛。密度略轻于空气（0.967倍），泄漏率需特别控制，通常需要提高密封等级。

氧气（O₂）：强氧化性气体，所有过流部件需采用不锈钢并彻底脱脂，禁油设计，防止燃爆风险。叶轮与壳体间隙需适当增大，避免摩擦发热引发事故。

氢气（H₂）：密度极低（空气的1/14），泄漏倾向强，需要特殊密封设计。同时需考虑防爆要求，通常采用氮气吹扫的密封系统。

稀有气体（He、Ne、Ar）：一般按惰性气体处理，但氦气分子小，易泄漏，密封要求最高。

工业烟气：成分复杂，可能含SO₂、HF等腐蚀成分及固体颗粒。需采用防腐材料（如哈氏合金）并设计清灰装置，叶轮需进行防磨损处理。

4.2 气体物性参数换算

当输送气体不同于空气时，风机性能需进行换算：

其中ρ为气体密度，受温度、压力影响，需根据实际气体状态方程计算。

五、风机维护与故障处理

5.1 日常维护要点

运行监测：每小时记录振动、温度、压力、流量参数；振动监测采用速度型传感器，测点布置在轴承座水平和垂直方向；轴承温度不得超过75℃，温升不超过40℃。

定期检查：

5.2 常见故障诊断与处理

振动超标：可能原因包括转子不平衡、对中不良、轴承磨损、基础松动或喘振。处理步骤：首先检查基础螺栓和联轴器对中；然后进行振动频谱分析，若1倍频突出则为不平衡，需重新动平衡；若2倍频突出则为对中问题；若高频成分多则为轴承故障。

轴承温度高：可能原因包括润滑油不足或变质、轴承间隙不当、冷却系统故障或过载运行。处理措施：检查油质和油量；清洗冷却器；检查轴承间隙；降低负荷观察温度变化。

性能下降：表现为流量或压力达不到设计值。可能原因：密封磨损导致内泄漏增加；叶轮磨损或积垢；进气过滤器堵塞；转速下降。需检查密封间隙，清洗叶轮和过滤器，校验转速。

5.3 大修与部件更换

大修周期：通常运行24000小时或3年进行一次全面大修。

拆解顺序：拆卸联轴器护罩和螺栓→拆除进出口管路→拆除轴承箱上盖→吊出转子总成→检查各部件磨损情况。

关键部件更换标准：

回装要点：严格按照装配公差要求；转子做静平衡和动平衡；轴承间隙按冷态值调整，考虑热膨胀因素；联轴器对中采用三表法，确保端面和外圆误差在允许范围内。

六、AI(Ce)1656-2.55在铈提纯工艺中的应用实践

6.1 铈提纯工艺流程与气动需求

轻稀土铈的提纯通常包括碳酸铈焙烧、酸溶萃取、还原沉淀等工序。AI(Ce)1656-2.55主要应用于：

焙烧工序：提供热空气流化床所需气源，压力需稳定在2.5-2.6atm之间，流量根据原料处理量调节。风机需耐受200-300℃的进气温度，轴承冷却系统需加强。

氧化工序：将Ce³⁺氧化为Ce⁴⁺，需要精确控制氧气与空气的混合比例。AI(Ce)1656-2.55可与氧气专用风机并联运行，通过流量计和控制系统调节混合比。

气体回收系统：稀土冶炼中有多种废气需回收处理，风机需耐腐蚀设计，并根据气体成分选择合适的材料。

6.2 系统集成与自动控制

在现代稀土冶炼厂，AI(Ce)1656-2.55通常集成到DCS或PLC控制系统中。控制参数包括：

6.3 节能措施与运行优化

针对稀土冶炼连续生产特点，可采取以下节能措施：

七、稀土提纯风机技术发展趋势

随着稀土材料向高纯化、精细化发展，对提纯设备的要求也越来越高。未来稀土提纯风机将呈现以下发展趋势：

智能化：集成更多的传感器和智能算法，实现预测性维护、自适应控制和能效自优化。

材料升级：采用更耐腐蚀、耐高温的新材料，如陶瓷基复合材料、特种合金涂层等，延长设备寿命。

模块化设计：将风机设计成标准化模块，便于快速更换和维护，减少停产时间。

超高压比技术：开发更高压力的鼓风机，满足新型浓缩、分离工艺的需求。

零泄漏技术：采用磁力传动、干气密封等新技术，彻底解决工艺气体泄漏问题，特别是对于昂贵稀有气体和危险气体。

数字孪生技术：建立风机全生命周期的数字模型，实现虚拟调试、运行优化和故障预诊。

结语

AI(Ce)1656-2.55型离心鼓风机作为轻稀土铈提纯的关键气动设备，其性能稳定性、气体输送精确度和运行可靠性直接关系到稀土产品的质量和生产成本。深入理解风机的工作原理、结构特点、维护要点和故障处理方法，对于保证稀土生产线的稳定运行至关重要。随着稀土产业的不断升级，风机技术也将持续进步，为这一战略资源的高效开发利用提供更有力的装备支撑。

作为风机技术专业人员，我们应不断跟踪最新技术动态，结合稀土冶炼工艺的特殊需求，优化风机设计和应用方案，为提升我国稀土产业的竞争力贡献技术力量。在实际工程应用中，建议建立详细的风机技术档案，记录运行数据、维护记录和改造历史，为设备的全生命周期管理提供数据支持，也为未来设备选型和优化积累宝贵经验。

离心风机基础知识解析：AI600-1.0835/0.8835悬臂单级鼓风机详解

重稀土钆(Gd)提纯专用离心鼓风机技术详解:以C(Gd)1332-1.21型风机为核心

浮选(选矿)专用风机CJ300-1.356/0.906深度解析：从型号、配件到维修保养

C500-1.25多级离心风机技术解析及应用指南

多级离心鼓风机C700-1.2319/0.9519基础知识及配件解析

风机选型参考:C680-1.3008/0.898离心鼓风机技术说明

离心通风机基础知识及Y5-51№20.8F型号详解

硫酸离心鼓风机基础知识解析：以AII(SO₂)1200-1.1713/0.9164型号为例

冶炼高炉风机D2457-2.38型号解析与配件修理指南

石灰窑离心风机SHC60-1.2/1.1基础知识解析及配件说明

风机选型参考:Y8-39№20F离心引风机技术说明

AI900-1.295/0.945悬臂单级离心鼓风机配件详解

风机选型参考:AI400-1.2351/0.8851离心鼓风机技术说明

多级离心鼓风机D820-3.42性能、配件与修理解析

浮选风机技术解析：以C450-1.327/0.747型号为核心的全面指南

重稀土钆(Gd)提纯风机C(Gd)626-1.75技术解析及应用

轻稀土铈(Ce)提纯风机AI(Ce)2465-3.4技术全解

特殊气体煤气风机基础知识解析：以C(M)2758-1.55型号为例

离心风机基础知识及C120-1.123造气炉风机解析