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轻稀土(铈组稀土)铈(Ce)提纯风机:型号AI(Ce)1586-1.85技术解析与行业应用

作者:王军(139-7298-9387)

关键词:轻稀土提纯、铈(Ce)分离、离心鼓风机、AI(Ce)1586-1.85、风机配件、风机维修、工业气体输送、稀土矿加工

引言:稀土提纯工艺中的关键动力设备

在轻稀土(铈组稀土)冶炼与分离提纯工艺中,离心鼓风机作为核心动力设备,承担着为浮选、萃取、煅烧、气流输送等环节提供稳定气源的关键任务。铈(Ce)作为轻稀土家族中含量最丰富的元素,其提纯过程对气体输送设备的稳定性、耐腐蚀性和压力控制精度提出了特殊要求。本文将从专业风机技术角度,系统阐述稀土铈提纯专用离心鼓风机的基础知识,重点解析AI(Ce)1586-1.85型号的技术特性,并对风机核心配件、维修保养要点以及工业气体输送应用进行详细说明。

第一章:稀土提纯工艺对离心鼓风机的特殊要求

1.1 轻稀土铈提纯工艺概述

铈组稀土包括镧(La)、铈(Ce)、镨(Pr)、钕(Nd)、钷(Pm)、钐(Sm)等元素,其分离提纯主要采用溶剂萃取法、离子交换法和氧化还原法等。在这些工艺中,鼓风机主要用于:

浮选工序的气体搅拌与气泡生成 萃取槽的气体保护与搅拌 煅烧炉的助燃空气供应 物料的气流输送 工艺尾气的收集与处理

1.2 工艺气体环境特点

稀土提纯车间常存在酸性气体、有机溶剂蒸汽、微量放射性气溶胶等腐蚀性介质,要求风机具备:

良好的耐腐蚀性能,特别是对氟化物、氯化物和酸性气体的抵抗能力 可靠的密封系统,防止工艺气体泄漏和外部空气渗入 稳定的压力输出,确保工艺参数一致性 易于维护的结构设计,减少停机时间

第二章:稀土提纯专用离心鼓风机系列概览

根据稀土提纯不同工序的需求,风机厂家开发了多个专用系列:

2.1 C(Ce)型系列多级离心鼓风机

采用多级叶轮串联结构,提供中等流量、高压力的气源,适用于萃取工序的气体保护和物料输送,压力可达2.5-4.0个大气压。

2.2 CF(Ce)型与CJ(Ce)型系列专用浮选离心鼓风机

专门为浮选工序设计,强调流量调节范围和气泡生成质量,具有宽广的高效工作区域,适应浮选药剂变化带来的气体需求波动。

2.3 D(Ce)型系列高速高压多级离心鼓风机

采用齿轮增速箱驱动,转速可达15000-30000转/分钟,提供高压小流量气源,适用于精密分离工序和特殊气体输送。

2.4 AI(Ce)型系列单级悬臂加压风机

本文重点型号所属系列,采用单级叶轮和悬臂结构,结构紧凑,维护简便,适用于中等压力要求的各种工序。

2.5 S(Ce)型系列单级高速双支撑加压风机

双轴承支撑设计,运行稳定性高,适用于高转速、中等压力的应用场景。

2.6 AII(Ce)型系列单级双支撑加压风机

双支撑结构提供更好的转子动力学特性,适用于较大功率和较高压力的应用。

第三章:AI(Ce)1586-1.85型号深度技术解析

3.1 型号命名规则详解

按照行业标准,AI(Ce)1586-1.85型号可分解为:

“AI”代表AI系列单级悬臂加压风机的基本结构形式 “(Ce)”表示该风机专为铈组稀土提纯工艺设计和材料选型 “1586”表示风机在设计工况下的流量为每分钟1586立方米 “-1.3”表示风机出口绝对压力为1.85个大气压(表压0.85公斤力/平方厘米) 进风口压力默认为1个大气压(若无特殊标注)

3.2 设计与性能参数

AI(Ce)1586-1.85型风机主要设计参数包括:

流量范围:1200-1800立方米/分钟(可调) 出口压力:1.85个大气压(绝对压力) 进口压力:1个大气压(标准大气条件) 转速:根据电机极数不同,通常在2950-9800转/分钟范围内 功率需求:约185-250千瓦,具体取决于系统效率和工况点 效率:在设计点可达82-87%,高效区宽广

3.3 结构特点与材料选择

针对稀土提纯环境,AI(Ce)1586-1.85采用了特殊设计:

机壳:采用高强度铸铁或焊接钢结构,内表面涂覆耐腐蚀涂层(如环氧酚醛、聚四氟乙烯涂层) 叶轮:根据气体特性选择材料,输送洁净空气时可采用优质低碳合金钢;输送腐蚀性气体时选用不锈钢(如316L)或钛合金 主轴:40Cr或42CrMo合金钢,调质处理,表面镀铬或氮化处理提高耐腐蚀性 密封系统:针对不同气体介质配置相应的密封形式

3.4 气动性能曲线特性

AI(Ce)1586-1.85的风机性能曲线具有以下特点:

压力-流量曲线相对平缓,有利于工况调节 高效区域宽广,适应工艺参数波动 喘振线远离工作区域,确保运行安全 功率曲线随流量增加平缓上升,避免电机过载

第四章:AI(Ce)1586-1.85核心配件详解

4.1 风机主轴系统

主轴是传递动力的核心部件,AI(Ce)1586-1.85的主轴设计特点:

材料:选用42CrMoA合金钢,抗疲劳强度高 加工精度:径向跳动不超过0.01毫米,表面粗糙度Ra0.8以下 热处理:调质处理至HB240-280,轴颈部位表面淬火HRC48-52 动平衡:整体动平衡精度达到G2.5级,确保高速运转平稳

4.2 轴承与轴瓦系统

根据转速和负荷选择轴承形式:

滚动轴承:用于转速较低、维护不便的场合,采用SKF或NSK品牌 滑动轴承(轴瓦):用于高转速、重载荷场合,AI(Ce)1586-1.85多采用可倾瓦块式滑动轴承 轴瓦材料:巴氏合金(锡锑铜合金)衬层,厚度1.5-3毫米 瓦块数量:通常5块,均匀分布提供稳定油膜 间隙控制:径向间隙为主轴直径的0.001-0.0015倍 润滑系统:强制循环油润滑,油压0.1-0.3兆帕

4.3 风机转子总成

转子总成包括叶轮、主轴、平衡盘、联轴器等组件:

叶轮:后弯式叶片设计,数量12-18片,采用精密铸造或数控加工 平衡盘:设置在叶轮后方,平衡轴向推力,减少轴承负荷 装配精度:叶轮与主轴采用过盈配合,加热装配,过盈量0.05-0.08毫米 动平衡测试:转子总成完成动平衡,剩余不平衡量小于1.5克·毫米/公斤

4.4 密封系统

根据输送气体性质选择密封形式:

迷宫密封(气封):用于空气和无毒气体,通过多道曲折间隙减小泄漏 密封齿数:通常4-8道,齿尖厚度0.1-0.3毫米 间隙控制:径向间隙0.2-0.4毫米,根据温度变化预留膨胀间隙 碳环密封:用于有毒、贵重或危险气体 碳环材料:浸渍金属碳石墨,强度高,自润滑性好 密封结构:多段碳环串联,每环分段设计,允许热膨胀 辅助系统:配有密封气系统,压力比被密封气体高0.01-0.03兆帕 油封:用于轴承箱密封,防止润滑油泄漏 骨架油封:用于低速部位,双唇口设计,防尘防漏 机械密封:用于高速轴端,动静环材料为硬质合金或碳化硅

4.5 轴承箱与润滑系统

轴承箱结构:铸铁箱体,设有观察窗、温度计接口和油位计 润滑方式:稀油强制润滑,配有油泵、冷却器和过滤器 油品选择:ISO VG32或VG46透平油,定期检测油质变化 冷却系统:水冷式油冷却器,控制油温在40-50℃

第五章:AI(Ce)1586-1.85风机维修与保养

5.1 日常维护要点

每日检查:油位、油压、油温、振动值、异常声响 每周检查:过滤器压差、联轴器对中状况、地脚螺栓紧固情况 每月检查:润滑油质、密封气压力、控制系统功能 每季检查:轴承间隙、密封磨损情况、叶轮积垢状况

5.2 常见故障诊断与处理

5.2.1 振动超标

可能原因及处理:

转子不平衡:重新进行动平衡校正 对中不良:重新调整联轴器对中,要求径向偏差小于0.05毫米,角度偏差小于0.05度 轴承磨损:检查轴承间隙,超标则更换 基础松动:紧固地脚螺栓,必要时加固基础

5.2.2 轴承温度过高

可能原因:

润滑油不足或变质:补油或换油 冷却系统故障:清洗冷却器,检查水路 轴承间隙不当:调整间隙至标准值 负荷过大:检查系统阻力,调整工况点

5.2.3 风量不足

可能原因:

过滤器堵塞:清洗或更换过滤器 密封间隙过大:调整或更换密封件 转速下降:检查电机和传动系统 系统泄漏:检查管道和阀门密封

5.3 大修流程与标准

AI(Ce)1586-1.85风机大修周期通常为24000-30000运行小时,主要步骤:

5.3.1 拆卸与检查

拆除进出口管道和附属管线 拆卸联轴器防护罩和联轴器 拆除轴承箱上盖,检查轴承磨损 拆卸密封组件,测量磨损量 吊出转子总成,检查叶轮和主轴

5.3.2 部件修复与更换

叶轮:检查腐蚀和磨损,补焊修复或更换 主轴:检测直线度和表面状况,必要时矫直或镀铬修复 轴承:测量间隙,超标则更换新轴瓦 密封:更换全部密封件,包括碳环、迷宫密封片等 机壳:检查腐蚀和裂纹,修复或补强

5.3.3 重新装配与调试

按反向顺序重新装配,确保各部件清洁 调整轴承间隙至设计值 进行转子动平衡,达到G2.5级标准 对中调整,径向和角度偏差控制在0.05毫米内 单机试车:逐步升速,检查振动、温度、噪声 带负荷试车:逐步增加负荷至额定工况,验证性能

第六章:稀土提纯工艺中的工业气体输送

6.1 可输送气体类型及特性

AI(Ce)系列风机可输送的气体包括但不限于:

6.1.1 惰性气体

氮气(N₂):用于保护性气氛,防止稀土氧化 氩气(Ar):用于高纯度保护,特别是高温工序 氦气(He):用于检漏和特殊保护 特性:化学惰性,但密度差异大,需调整风机参数

6.1.2 工艺气体

氧气(O₂):用于氧化焙烧和燃烧支持,控制纯度要求高 二氧化碳(CO₂):用于特定萃取工艺和气氛调节 氢气(H₂):用于还原工序,防爆要求极高 工业烟气:成分复杂,常含腐蚀性成分,需特殊材料

6.1.3 混合无毒工业气体

根据工艺需要配制的混合气体 需精确掌握气体成分和物性参数 可能存在冷凝和沉积问题

6.2 不同气体的风机选型要点

6.2.1 气体密度影响

气体密度变化直接影响风机性能,关系式为:
风机压力与气体密度成正比,风机轴功率与气体密度成正比

对于轻气体(如氢气),相同转速下压力降低,需提高转速或更换叶轮
对于重气体(如二氧化碳),压力升高,需防止电机过载

6.2.2 腐蚀性气体处理

酸性气体(含氟、氯、硫):选用耐腐蚀材料,如不锈钢316L、哈氏合金、钛材 湿气体:加强排水,提高机壳表面温度防止冷凝 含尘气体:前置高效过滤器,叶轮采用防磨损设计

6.2.3 危险气体安全措施

可燃气体(如氢气):防爆电机和电器,接地良好,泄漏检测 有毒气体:双重密封,负压隔离,应急处理系统 氧气:禁油处理,所有接触部件脱脂清洗,防静电

6.3 风机参数调整与换算

当输送气体改变时,需重新计算风机参数:

6.3.1 流量换算

体积流量基本不变,但质量流量随气体密度变化

6.3.2 压力换算

风机产生的压力与气体密度成正比,换算公式为:
新气体压力等于原气体压力乘以新气体密度除以原气体密度

6.3.3 功率换算

轴功率与气体密度成正比,换算公式为:
新气体轴功率等于原气体轴功率乘以新气体密度除以原气体密度

6.3.4 转速调整

当气体密度变化较大时,可能需要调整转速以维持所需压力,关系式为:
压力与转速的平方成正比,流量与转速成正比

第七章:AI(Ce)1586-1.85在铈提纯工艺中的应用实例

7.1 在铈的氧化焙烧工序

铈的提纯常采用氧化焙烧法,将三价铈氧化为四价铈后分离:

风机作用:提供焙烧炉助燃空气和控制氧化气氛 工况要求:稳定压力1.8-2.0个大气压,流量根据炉容调整 特殊要求:耐高温空气(进口温度可达200℃),材质选择需考虑热膨胀

7.2 在溶剂萃取工序

萃取槽需要惰性气体保护防止氧化和挥发:

风机作用:提供氮气或氩气保护气氛,气体搅拌促进传质 工况要求:微正压(1.05-1.2个大气压),流量精确控制 特殊要求:绝对无油,密封可靠,防止有机溶剂蒸汽腐蚀

7.3 在气流输送工序

稀土中间产品采用气流输送避免污染和损失:

风机作用:提供输送动力,形成负压或正压输送系统 工况要求:压力根据输送距离和高度确定,通常1.3-2.5个大气压 特殊要求:耐磨设计,防止颗粒磨损叶轮,易清洁结构

第八章:未来发展趋势与技术展望

8.1 智能化控制系统

未来稀土提纯风机将更加智能化:

在线监测:振动、温度、压力、流量实时监测与故障预警 自适应调节:根据工艺参数自动调整风机工况,保持最优效率 远程运维:通过物联网技术实现远程监控和维护指导

8.2 高效节能技术

三元流叶轮设计:采用计算流体动力学优化,效率提升3-5% 变频调速技术:根据工艺需求精确控制转速,节能20-30% 余热回收:利用风机压缩热为工艺提供热量,综合能效提升

8.3 新材料应用

复合材料:碳纤维增强复合材料叶轮,重量轻,强度高 表面工程技术:热喷涂陶瓷涂层,提高耐腐蚀和耐磨性能 特种合金:针对极端腐蚀环境开发的新型耐蚀合金

结论

AI(Ce)1586-1.85型单级悬臂加压风机作为轻稀土铈提纯工艺中的关键设备,其设计和选型需充分考虑稀土提纯特殊工况的要求。通过合理的材料选择、精密的制造工艺和科学的维护管理,该型号风机能够为铈提纯工艺提供稳定可靠的气源保障。随着稀土行业的技术进步和环保要求的提高,离心鼓风机技术也将不断创新,为稀土工业的可持续发展提供更强动力。

作为风机技术人员,深入理解设备原理、熟练掌握维护技能、密切关注行业动向,是确保稀土提纯生产线稳定运行的基础。希望本文能为从事稀土行业和风机技术的同仁提供有价值的参考。

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