轻稀土(铈组稀土)铈(Ce)提纯风机应用技术详解:以AI(Ce)1851-2.60型离心鼓风机为核心

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轻稀土(铈组稀土)铈(Ce)提纯风机应用技术详解:以AI(Ce)1851-2.60型离心鼓风机为核心

作者：王军（139-7298-9387）

关键词：轻稀土提纯、铈(Ce)、离心鼓风机、AI(Ce)1851-2.60、风机配件、风机维修、工业气体输送、稀土冶金专用风机

引言：稀土提纯工艺与风机设备的关键角色

在稀土湿法冶金与分离提纯的复杂工艺流程中，特别是在轻稀土（铈组稀土）如铈(Ce)的萃取、分离、浓缩及废水处理等环节，离心鼓风机作为提供关键气源动力的核心设备，其重要性不言而喻。这些风机不仅需要提供稳定、连续且参数精确的空气或特定工业气体，还必须适应稀土生产环境中可能存在的腐蚀性、湿度变化及连续高负荷运行等苛刻工况。因此，针对稀土提纯工艺量身定制的专用离心鼓风机系列应运而生，它们的设计、选型、运行与维护直接关系到生产线的效率、能耗与产品纯度。本文将围绕稀土铈提纯工艺，重点剖析一款典型设备:AI(Ce)1851-2.60型单级悬臂加压风机，并系统阐述其配套风机配件、维修要点以及面向各类工业气体的输送技术。

第一部分：稀土提纯专用离心鼓风机系列概览

在深入讨论具体型号前，有必要了解服务于稀土铈提纯工艺的鼓风机产品谱系。这些系列根据不同工艺段（如浮选、加压氧化、气体输送、尾气处理）的气量、压力、介质及可靠性要求进行专门化设计：

“C(Ce)”型系列多级离心鼓风机：采用多级叶轮串联结构，主要用于提供中等至高压力、大流量的洁净空气或惰性气体，常应用于萃取车间的氧化槽鼓风、搅拌气源等需要较高压头的工段。 “CF(Ce)”与“CJ(Ce)”型系列专用浮选离心鼓风机：专门为稀土矿浮选工序优化设计，注重在特定压力下提供超大流量空气，以形成均匀微细气泡，风机特性曲线平坦，适应浮选液位变化导致的背压波动。 “D(Ce)”型系列高速高压多级离心鼓风机：采用齿轮箱增速，达到更高转速，从而在单台设备上实现更高的单级压升和整体压力，适用于需要高压气源的工艺，如某些高压浸出或吹扫环节。 “AI(Ce)”型系列单级悬臂加压风机：结构紧凑，转子为悬臂式设计，适用于中低压、中等流量的加压输送。其维护相对简便，是诸多铈提纯中间工序（如搅拌、曝气、气流输送）的常用机型，也是本文重点分析的型号代表。 “S(Ce)”型系列单级高速双支撑加压风机与“AII(Ce)”型系列单级双支撑加压风机：两者均为双支撑结构（转子两端支撑），转子动力学性能更优，运行稳定性高，适用于更高转速或对振动要求更严格的场合，区别主要在于驱动方式和结构细节，常用于连续稳定供气的核心工段。

上述系列均能适配输送多种气体介质，涵盖空气、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)及混合无毒工业气体。风机材质、密封形式和润滑系统会根据气体性质（如氧化性、毒性、密度、爆炸性）进行特殊选配。

第二部分：核心机型深度解析:AI(Ce)1851-2.60型单级悬臂加压风机

一、型号解读与技术参数释义

以“AI(Ce)1851-2.60”这一完整风机型号为例，进行标准化解码：

“AI”：代表风机系列，即单级、单吸、悬臂式结构的离心加压鼓风机。 “(Ce)”：特别标识，表明该风机为铈(Ce)及其他轻稀土元素提纯工艺进行过针对性优化设计，可能在材质选择、防腐蚀处理、密封形式或特性曲线方面有特殊考量。 “1851”：代表风机在设计工况下的进口体积流量，单位为立方米每分钟(m³/min)。即该风机在进口标准状态（通常指1个标准大气压，20℃，相对湿度50%）下，每分钟能输送1851立方米的介质气体。此流量是选型的核心参数之一。 “-2.60”：表示风机的出口表压（或称出口静压）为2.60个标准大气压（atm）。通常，如果没有像“/1.05”这样的前缀标注进风口压力，则默认进风口压力为1个标准大气压（绝压）。因此，该风机的压比（出口绝压/进口绝压）约为(1+2.60)/1 = 3.60，总压升约为2.60个大气压（约合0.263兆帕）。

对于型号“AI(Ce)400-1.3”的解释也遵循此规则：“AI”系列，用于铈提纯，流量400 m³/min，出口压力1.3 atm（进口气压默认为1 atm）。其“与跳汰机配套选型确定”的说明，提示了该型号是针对跳汰选矿这一具体设备的工况（如风压需克服水箱深度、风量需满足床层松散要求）进行匹配设计的。

二、AI(Ce)1851-2.60风机在铈提纯工艺中的应用场景

该型号风机凭借其中等流量和中等压力的特性，在铈的提纯流程中可能承担多种角色：

氧化工序鼓风：在铈的湿法冶炼中，常利用空气将三价铈(Ce³⁺)氧化为四价铈(Ce⁴⁺)，以实现与其它三价稀土的分离。AI(Ce)1851-2.60可向氧化槽或反应釜中提供充足且压力稳定的空气，确保气液充分接触，提高氧化效率。 搅拌与曝气：在沉淀、结晶或废水处理池中，用于提供气动搅拌，保持溶液均匀或为生化处理提供氧气。 气力输送：输送干燥后的稀土粉末或中间物料，此时需注意粉尘防护和防爆要求。 保护性气体循环：当工艺要求使用氮气(N₂)等惰性气体作为保护气氛时，该风机可用于气体的循环加压与输送。

第三部分：关键风机配件详解

为确保AI(Ce)1851-2.60等风机长期稳定运行，其核心配件的性能与质量至关重要。

风机主轴：作为传递扭矩、支撑转子的核心部件，必须具有极高的强度、刚度和抗疲劳性能。通常采用优质合金钢（如42CrMo）经锻造、粗加工、调质热处理、精加工、动平衡等工序制成。其轴颈（与轴承配合处）的尺寸精度、表面硬度和光洁度要求极高。 风机轴承与轴瓦：对于高速离心鼓风机，滑动轴承（轴瓦）因其承载能力强、阻尼性能好、运行平稳而广泛应用。轴瓦常采用巴氏合金（锡基或铅基）作为衬层，其良好的嵌入性和顺应性可保护主轴。轴承箱内设有压力油润滑系统，形成稳定的油膜以支撑主轴旋转。 风机转子总成：这是风机的“心脏”，包括主轴、叶轮、平衡盘（如有）、联轴器部件等。叶轮作为核心气动部件，其型线设计、制造精度（如叶片型线、出口角度）直接决定风机效率、压头和流量。叶轮材质需根据介质选择，可能为不锈钢、钛合金或喷涂防腐涂层。组装后的转子需进行高精度动平衡校正，以将残余不平衡量控制在极低范围，确保高速运转下的振动达标。 密封系统： 气封（级间密封与轴端密封）：通常采用迷宫密封，利用一系列节流齿与轴形成微小间隙，大幅降低气体泄漏。在输送有毒、贵重或危险气体时，可能采用更先进的干气密封。油封：主要用于轴承箱两端，防止润滑油泄漏并阻挡外部杂质进入。常用唇形密封或机械密封。 碳环密封：一种特殊的接触式或微接触式轴端密封，由多个碳环组成，在弹簧力作用下与轴保持轻微接触，能有效密封气体，尤其适用于不允许外泄的工况。其耐磨性和自润滑性良好，但需注意冷却和磨损监测。 轴承箱：容纳轴承、轴瓦和润滑油的箱体结构，要求具有良好的刚性、散热性和密封性。内部设有油路、测温点（铂热电阻）和测振点。

第四部分：风机常见故障与维修要点

对AI(Ce)1851-2.60风机的维护修理应遵循“预防为主，计划检修”的原则。

振动超标：这是最常见的故障。原因可能包括：转子不平衡（需现场动平衡或返厂校正）、对中不良（重新激光对中联轴器）、轴承磨损或轴瓦间隙过大（检查更换，刮研调整）、基础松动或管道应力（紧固地脚，解除管道应力）、喘振（检查工况点是否落入喘振区，调整出口阀门或进口导叶）。 轴承温度过高：检查润滑油（油质、油位、油温、油压是否正常）、冷却系统（冷油器、水路是否通畅）、轴瓦接触与间隙（是否合乎要求，有无磨损、刮伤）。 风量或压力不足：检查进口过滤器是否堵塞、密封间隙是否磨损过大导致内泄漏加剧、叶轮是否腐蚀或积垢严重（需清洁或更换）、转速是否达到额定值、管网阻力是否异常增加。 异常噪音：可能源于轴承损坏、转子与静止件摩擦、喘振或旋转失速、齿轮箱故障（如有）等。 气体泄漏：重点检查轴端密封（迷宫密封齿磨损、碳环密封磨损、机械密封失效）、壳体法兰或焊缝。对于碳环密封，需定期检查磨损量并及时更换环组。

维修流程强调：停机后充分隔离、泄压；拆卸中标记定位；清洗检查所有零件；精确测量关键尺寸（如轴瓦间隙、密封间隙、轴弯曲度）；更换不合格件；按标准重新装配与对中；单试电机后联动试车，监测振动、温度、压力流量等参数直至稳定达标。

第五部分：输送不同工业气体的风机技术考量

当AI(Ce)系列风机用于输送除空气外的特定工业气体时，设计、操作与维护需额外注意：

气体密度影响：风机压头与气体密度成正比，而轴功率与密度成正比。输送氢气(H₂)等轻气体时，压头和功率会显著低于空气；输送二氧化碳(CO₂)等重气体时则相反。选型时必须按实际气体密度换算性能曲线。 腐蚀性气体（如湿氯气、酸性烟气）：需选用耐蚀材质（如哈氏合金、特殊不锈钢）的叶轮、壳体和密封部件，并考虑内壁防腐涂层。密封需更严密，防止泄漏腐蚀设备及危害环境。 氧气(O₂)：强调极高的清洁度，所有流道零部件需彻底脱脂，防止油污在高纯氧环境下引发燃烧。通常采用不锈钢或无油润滑设计。 爆炸性气体（如氢气、某些混合气）：需符合防爆标准，采用防爆电机，消除可能产生火花的部件。密封可靠性要求极高，防止泄漏积累。可能要求设置气体泄漏检测和联锁停机装置。 惰性气体（如N₂, Ar, He, Ne）：重点在于密封的严密性，防止贵重气体泄漏损失或外界空气渗入影响工艺纯度。碳环密封或干气密封常被选用。 高温或低温气体：需考虑材料的热膨胀系数、低温脆性，并可能需要对轴承箱、密封腔进行特殊的保温或冷却设计，确保各部件的正常运行温度范围。

结论

在轻稀土铈的提纯产业链中，专用离心鼓风机，如本文聚焦的AI(Ce)1851-2.60型单级悬臂加压风机，是保障工艺顺畅、高效、安全运行的关键动力设备。深入理解其型号含义、技术参数、配件构成、维修维护要点，并掌握其输送各类工业气体时的特殊技术要求，对于风机技术人员王军及同行而言，是实现设备科学选型、精细管理、预知维修、延长寿命、节能降耗的核心能力。随着稀土材料战略地位的提升和工艺技术的不断进步，对配套风机的可靠性、高效性和适应性也提出了更高要求，持续学习与实践探索将是技术人员的永恒课题。

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