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轻稀土铈(Ce)提纯风机技术详解:以AI(Ce)618-1.67型离心鼓风机为核心

作者:王军(139-7298-9387)

关键词:稀土提纯、铈(Ce)、离心鼓风机、AI(Ce)618-1.67、风机配件、风机维修、工业气体输送、多级离心风机、浮选风机、加压风机

引言

在稀土工业,特别是轻稀土(铈组稀土)的冶炼与分离提纯过程中,离心鼓风机是不可或缺的关键动力设备。它为浸出、萃取、煅烧、浮选等多个工艺环节提供稳定、可控的气体介质,如空气、特定工业气体或烟气,其性能直接关系到生产效率和产品质量。本文将围绕轻稀土铈(Ce)的提纯工艺需求,重点剖析AI(Ce)618-1.67型单级悬臂加压风机的技术内涵,并系统阐述风机核心配件、维修要点以及在输送各类工业气体时的技术考量。

第一章:稀土提纯工艺与风机选型概述

轻稀土铈的提纯是一个复杂的物理化学过程,通常涉及破碎、研磨、浮选、焙烧、酸浸、萃取分离、沉淀煅烧等步骤。在这些步骤中,风机主要承担以下任务:

浮选供风:为浮选机提供充足、稳定的空气,形成气泡,实现矿物颗粒的分离。对风压的稳定性要求较高。 氧化/焙烧供风:为铈的氧化(如将Ce(III)转化为Ce(IV))或稀土精矿的焙烧提供氧气或空气,要求风量、风压可调,且风机材质需考虑一定耐温性。 物料输送与流态化:利用气流输送粉末物料或使物料处于流化状态,促进反应。 工艺气体输送:输送特定的保护性气体(如氮气N₂、氩气Ar)或反应气体(如氧气O₂、二氧化碳CO₂)。

针对这些不同的工况,发展了多个系列的专业风机。例如:

“C(Ce)”型系列多级离心鼓风机:适用于中等流量、较高压力的稳定供气场合,如远程气体输送或系统加压。 “CF(Ce)”与“CJ(Ce)”型系列专用浮选离心鼓风机:专为浮选工艺设计,特性曲线平缓,能在矿浆液位变化导致管网阻力波动时,保持风压相对恒定,确保浮选指标稳定。 “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,转子转速极高,适用于小流量、超高压的苛刻工况。 “AI(Ce)”型系列单级悬臂加压风机:结构紧凑,维护方便,适用于流量中等、压力要求不极高的加压或供气点,是本文重点。 “S(Ce)”与“AII(Ce)”型系列单级高速双支撑加压风机:转子两端支撑,刚性好,适用于更高转速或更苛刻的工况,运行稳定性更佳。

第二章:核心型号深度解析:AI(Ce)618-1.67型单级悬臂加压风机

AI(Ce)618-1.67是该系列中一个典型型号,其命名规则蕴含了关键性能参数:

“AI”:代表风机系列,即单级、单吸、悬臂式结构的加压离心鼓风机。悬臂式指叶轮安装在主轴的一端,另一端由轴承箱支撑,结构简单,拆装叶轮和密封无需拆卸主轴或轴承箱。 “(Ce)”:标识此风机设计主要服务于铈(Ce)及其他轻稀土的提纯工艺流程,在材料选择、密封设计等方面考虑了相关工艺环境。 “618”:表示风机在设计工况下的进口体积流量,单位为立方米每分钟。即该风机每分钟可吸入618立方米的介质气体(在进口标准状态下)。这是选型的核心参数之一,需根据工艺计算准确匹配。 “-1.3”:表示风机出口的表压(相对于大气压)为1.3个大气压(atm),或约为0.13兆帕(MPa)。这是另一个核心性能参数。需要特别强调的是,此标注方式默认进口压力为1个标准大气压(atm)。若进口压力非标,型号中通常会有其他标识(如“/”加进口压力值)。

AI(Ce)618-1.67的技术特点与应用定位:
该型号风机流量适中,压力提升显著(压比约为2.3),非常适合作为局部工艺环节的加压设备。例如,可用于:

向浸出槽或反应釜中鼓入空气或氧气,强化气-液-固三相反应。 为中型浮选系统提供辅助或核心气源。 在气体循环系统中作为增压单元。
其单级悬臂结构使得维护极其便捷,当工艺介质可能带来腐蚀或结垢时,能快速检修叶轮和气封。轴承箱与气流区域分离,保证了润滑系统的清洁,提高了运行可靠性。

第三章:风机核心配件详解

一台离心鼓风机的可靠运行依赖于其精密组件。以AI(Ce)618-1.67型风机为例,其核心配件包括:

风机主轴:它是传递电机扭矩、支撑叶轮旋转的核心部件。必须具有极高的强度、刚性和疲劳韧性。通常采用优质合金钢(如40Cr、42CrMo)锻造而成,并经过精密加工和热处理(调质),确保其临界转速远高于工作转速,避免共振。 风机转子总成:指主轴、叶轮、平衡盘(如有)、联轴器部件等所有旋转部件的组合体。动平衡精度是转子总成的生命线,不平衡量必须严格控制在标准(如G2.5级)以内,否则会引起剧烈振动。叶轮作为核心做功部件,其型线(叶片形状)决定了风机的性能曲线。针对不同气体,叶轮材质可能选用不锈钢、铝合金或特殊涂层以防腐防磨。 风机轴承与轴瓦:对于类似AI(Ce)618-1.67的中高速风机,滑动轴承(轴瓦)应用广泛。轴瓦通常由巴氏合金(白合金)浇铸在钢背上制成,具有良好的嵌藏性、顺应性和抗胶合能力。润滑油在轴与轴瓦间形成动压油膜,实现流体润滑,摩擦损耗小,运行平稳。轴承的间隙、油温、油质是监控重点。 密封系统:这是防止介质泄漏和润滑油污染的关键。 气封(迷宫密封):安装在机壳与轴之间,通过一系列节流齿隙来减少气体沿轴向泄漏。结构简单,非接触,可靠性高。 油封:位于轴承箱两端,主要防止润滑油外泄。常用骨架油封或迷宫式油封。 碳环密封:在输送有毒、贵重或危险气体(如氢气H₂、氦气He)时,常采用接触式碳环密封。它由多个碳环组成,在弹簧力作用下紧贴轴套,实现极低的泄漏率。其设计需考虑冷却和磨损补偿。 轴承箱:容纳轴承(轴瓦)、提供润滑油路和冷却系统的壳体。它必须是刚性十足的整体结构,确保轴承座的同心度和稳定性。内置油位计、测温孔等监测接口。

第四章:风机维护与修理要点

风机的预防性维护和及时修理是保障连续生产的关键。对于AI(Ce)618-1.67这类风机,应重点关注:

日常维护:

振动与温度监测:定期使用便携式测振仪测量轴承座径向、轴向振动值。使用红外测温枪监测轴承箱外表温度、润滑油温度。异常升高是故障的先兆。 润滑油管理:定期检查油位、油质。按周期取样化验,监测粘度、水分、金属颗粒含量。严格按照规定周期换油。 密封检查:观察气封、油封是否有可见泄漏。对于碳环密封,注意其泄漏排放管的流量是否异常。 滤清器维护:清洁或更换进气滤清器,避免叶轮磨损和效率下降。

常见故障与修理:

振动超标原因:转子动平衡破坏(叶轮结垢、磨损不均、部件松动);对中不良;轴承磨损;基础松动;喘振。 修理:停车检查,重新进行转子动平衡校正;重新调整电机与风机联轴器的对中;检查更换轴瓦;紧固地脚螺栓;检查系统操作,避免在小流量区运行引发喘振。 轴承温度高原因:润滑油不足或变质;冷却水不畅(如有冷却器);轴承间隙过小;负载过大或对中不良导致附加载荷。 修理:补油或换油;清理冷却器水路;检查调整轴承间隙;复核工况与对中。 风量或风压不足原因:进口滤网堵塞;密封间隙过大,内泄漏严重;转速下降(皮带打滑或电源问题);叶轮腐蚀磨损严重;管网阻力变化。 修理:清洁滤网;检查并调整或更换迷宫密封齿、碳环;检查传动系统;修复或更换叶轮;复核管网。 部件更换大修: 当叶轮、轴瓦、密封等核心部件达到寿命或严重损坏时,需进行计划性大修。大修必须严格按照装配工艺进行,确保各部件的配合间隙(如叶轮与机壳的轴向间隙、径向间隙,轴承的顶隙、侧隙)、对中精度、动平衡精度。大修后应进行空载试车和带载性能测试。

第五章:输送工业气体的特殊考量

AI(Ce)618-1.67及同系列风机可输送多种气体,但气体性质迥异,选型和应用时必须进行特殊设计或调整:

气体密度影响:风机的压头(能量头)与介质密度基本无关,但所需轴功率与密度成正比。例如,输送密度极低的氢气(H₂)时,相同工况下所需功率远小于输送空气;而输送密度大的二氧化碳(CO₂)时,则需要更大的电机功率。性能曲线需按实际气体密度进行换算。 安全与防爆氧气(O₂):强氧化剂,严禁油脂。所有流道部件需进行严格的脱脂清洗,轴承箱密封需加强防止油汽渗入,通常选用惰性气体隔离密封。材质选择需考虑高氧环境下的燃烧风险。 氢气(H₂)、氦气(He):密度小、易泄漏、氢气易燃易爆。必须采用极其可靠的密封系统,如碳环密封或干气密封,并配备泄漏监测和排放系统。机壳设计需考虑防爆。 惰性气体(氮气N₂、氩气Ar、氖气Ne):相对安全,但需注意在密闭空间可能造成窒息风险。 腐蚀与材质选择工业烟气:可能含硫化物、氟化物等腐蚀成分,且可能有粉尘。需选用耐蚀合金(如双相不锈钢)叶轮和机壳,或增加防腐涂层。进气端需考虑除尘措施。 湿氯气等:需采用特殊合金甚至钛材。 密封形式的重新选择:输送贵重、有毒、易燃气体时,标准的迷宫密封可能无法满足极低泄漏要求,需升级为碳环密封、迷宫-氮气隔离密封或更先进的干气密封系统。 性能换算:风机样本参数通常以标准空气(20℃,1atm)为基准。输送其他气体时,必须根据实际气体的分子量(或密度)、绝热指数(k值)等,对流量、压力、功率进行精确换算。换算的核心公式基于风机相似定律和气体状态方程。

结论

在轻稀土铈的提纯产业链中,离心鼓风机如同工艺系统的“肺”,其高效稳定运行至关重要。AI(Ce)618-1.67型单级悬臂加压风机以其清晰的性能定位、合理的结构设计和良好的可维护性,在中等流量加压场景中发挥着重要作用。深入理解其型号含义、核心配件构造、维护修理要点,并掌握输送不同工业气体的关键技术考量,是风机技术工程师确保设备长周期安全稳定运行,进而保障稀土提纯生产顺行的必备技能。从通用的“C(Ce)”系列到专用的“CF(Ce)”浮选系列,再到高速的“D(Ce)”系列,针对性地选择和应用风机,是实现稀土工业提质增效、节能减排的重要技术环节。

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