轻稀土铈(Ce)提纯风机AI(Ce)2189-2.18技术详解及配套风机系统概述

作者：王军（139-7298-9387）

关键词：轻稀土铈提纯 离心鼓风机 AI(Ce)2189-2.18 风机配件风机修理 工业气体输送 多级离心鼓风机 气封 轴瓦 转子总成

引言

在稀土矿物加工工业中，离心鼓风机是不可或缺的关键设备，尤其在轻稀土（铈组稀土）的提纯工艺中扮演着核心角色。铈(Ce)作为轻稀土家族中的重要成员，其提纯过程对气体输送设备的稳定性、密封性和压力控制有着极高要求。本文将从专业风机技术角度，系统阐述轻稀土铈提纯专用离心鼓风机的基础知识，重点解析AI(Ce)2189-2.18型风机的技术特性，并对风机配件、维修保养以及工业气体输送应用进行全面说明，为稀土行业工程技术人员提供实用参考。

一、轻稀土铈提纯工艺对风机设备的技术要求

轻稀土铈的提纯过程通常包括破碎、磨矿、浮选、焙烧、浸出、萃取等多个环节，其中多个工序需要风机设备提供稳定可靠的气体动力。浮选工序需要风机提供适量空气形成气泡，使稀土矿物与脉石分离；焙烧工序需要精确控制氧气流量和压力；气体输送系统需要处理含有腐蚀性成分的工业烟气。这些工艺特点决定了稀土提纯用风机必须具备以下特性：

基于以上要求，稀土行业开发了专门针对铈提纯工艺的离心鼓风机系列，其中AI(Ce)型系列单级悬臂加压风机在浮选、气动输送等环节应用最为广泛。

二、AI(Ce)2189-2.18型风机技术规格解析

2.1 型号编码规则解读

“AI(Ce)2189-2.18”这一完整型号包含了该风机的关键性能参数：

2.2 主要技术参数与性能特点

AI(Ce)2189-2.18型风机是专为中等规模铈提纯生产线设计的核心动力设备，其主要技术特点包括：

结构设计：采用单级悬臂结构，叶轮直接安装在电机延伸轴上，结构紧凑，减少了传动损失。悬臂设计使得转子动力学特性更加稳定，特别适合在2189立方米每分钟这一流量范围内高效运行。

气动性能：该型号风机在标准工况下（进气温度20℃，相对湿度50%，标准大气压）可提供2189立方米每分钟的空气流量，出口压力达到2.18个大气压。其性能曲线平坦，在85%-110%的额定流量范围内能保持压力波动不超过5%，这对稀土浮选工艺中气泡稳定性至关重要。

材料选择：与普通工业风机不同，AI(Ce)系列接触气体的部件采用特殊耐腐蚀材料。机壳内壁和叶轮表面进行防腐涂层处理，能够抵抗稀土矿浆中常见的氟离子、氯离子腐蚀。对于输送含有二氧化硫的工业烟气时，可选用更高等级的不锈钢材质。

密封系统：采用组合式密封设计，包括迷宫密封、碳环密封和油封的多重防护，确保有毒有害气体不外泄，同时防止外部杂质进入风机内部。

三、稀土提纯专用风机系列概览

除了AI系列，针对铈提纯工艺的不同环节和需求，还有多个专门化风机系列：

3.1 C(Ce)型系列多级离心鼓风机

C(Ce)型系列采用多级压缩设计，通常为2-6级，每级间设有中间冷却器。这种结构使其能够在保持较高效率的同时，提供更高的压力比。C(Ce)系列出口压力范围通常为2.5-8个大气压，适用于需要高压气体的焙烧、氧化等工序。多级设计使得每级叶轮都能在最佳效率点附近工作，整机效率比单级风机提高15%-25%。

3.2 CF(Ce)与CJ(Ce)型系列专用浮选离心鼓风机

这两个系列专门为稀土浮选工艺优化设计。CF(Ce)型侧重于大气量的低压输送，适用于大型浮选槽的充气；CJ(Ce)型则在压力和流量之间取得平衡，适合中型浮选厂。两者都特别注重气体分散特性，能够产生均匀、稳定的微小气泡，这对稀土矿物与脉石的有效分离至关重要。

3.3 D(Ce)型系列高速高压多级离心鼓风机

D(Ce)系列采用齿轮增速箱驱动，转子转速可达15000-30000转每分钟，是专门为需要高压小流量气体的工艺环节设计。其独特的优势在于紧凑的结构能够提供相当于多级离心风机的压力，而占地面积仅为其1/3。在铈提纯的某些特殊环节，如高压氧化反应中，D(Ce)型风机有着不可替代的作用。

3.4 S(Ce)型与AII(Ce)型系列加压风机

S(Ce)型为单级高速双支撑结构，转子两端都有轴承支撑，稳定性极高，适合高转速应用。AII(Ce)型则为单级双支撑加压风机，结构更坚固，适合处理含有微量固体颗粒的工艺气体。这两个系列在铈提纯的尾气处理、气体回收等环节应用广泛。

四、风机关键配件详解

4.1 风机主轴与轴承系统

风机主轴是传递动力的核心部件，AI(Ce)2189-2.18采用高强度合金钢锻造主轴，经过调质处理和精密磨削，保证在高速旋转下的动态平衡和长期稳定性。

轴承系统采用滑动轴承（轴瓦）设计，相比滚动轴承有以下优势：

轴瓦材料通常为巴氏合金，这种锡基合金具有良好的嵌入性和顺应性，即使有微小杂质进入也不会立即损坏轴瓦表面。轴承箱设计有强制润滑系统，确保轴瓦表面始终有足够的油膜。

4.2 风机转子总成

转子总成包括叶轮、主轴、平衡盘、联轴器等部件。AI(Ce)2189-2.18的叶轮采用后弯式叶片设计，这种设计虽然单级压力比较低，但效率高、工作范围宽、喘振裕度大。叶轮经过动平衡测试，残余不平衡量控制在G2.5级以内，确保运行平稳。

对于输送腐蚀性气体的情况，叶轮表面会进行特殊处理，如喷涂碳化钨涂层，提高耐腐蚀和耐磨损性能。

4.3 密封系统

密封系统是稀土提纯风机的关键，主要包括：

气封：通常采用迷宫密封，在转子和静子之间形成一系列节流间隙和膨胀腔，使气体泄漏量最小化。AI(Ce)2189-2.18采用阶梯式迷宫密封，泄漏量可比直通式减少30%。

碳环密封：在压力较高或气体有毒时采用。碳环材料具有自润滑性，即使与轴接触也不会产生火花，特别适合处理可燃气体。碳环密封的泄漏量仅为迷宫密封的10%-20%。

油封：防止轴承润滑油泄漏到气体侧或外部环境。AI(Ce)2189-2.18采用双唇口油封，主唇口防止润滑油泄漏，副唇口防止外部杂质进入。

4.4 轴承箱与润滑系统

轴承箱不仅是轴承的支撑件，也是润滑油路的组成部分。AI(Ce)2189-2.18的轴承箱采用双层壁设计，中间通冷却水，确保轴承温度控制在65℃以下。

润滑系统包括主油泵、辅助油泵、油冷却器、过滤器等。正常运行时由主油泵供油，当油压低于设定值时辅助油泵自动启动，确保轴承不会因断油而损坏。

五、工业气体输送应用详解

稀土提纯过程中涉及多种工业气体的输送，不同气体对风机有不同要求：

5.1 空气输送

空气是最常输送的介质，用于浮选、氧化等工序。需要注意的是，稀土矿区空气可能含有腐蚀性成分，特别是沿海或化工厂附近的矿区。此时需要在进气口加装过滤装置，去除盐雾、酸性气体等。

5.2 工业烟气输送

焙烧、煅烧等工序产生的烟气温度高（300-500℃）、含有腐蚀性成分。输送这类气体时，风机需要采用耐热材料，进气端需设降温装置。烟气中的粉尘也需通过高效过滤器去除，防止磨损叶轮。

5.3 二氧化碳(CO₂)输送

在稀土萃取分离过程中，有时需要CO₂调节pH值。CO₂密度比空气大，相同体积流量时质量流量更大，需要电机功率相应增加。另外，CO₂在高压下可能液化，设计时需要确保最低工作温度高于临界点。

5.4 氧气(O₂)输送

氧气输送最需要注意的是安全性。所有与氧气接触的部件必须彻底脱脂，因为油脂与高压氧气接触可能自燃。叶轮和机壳材料也应选择在氧气环境中摩擦不起火花的材料，如铜合金或不锈钢。

5.5 氮气(N₂)、惰性气体输送

氮气、氦气、氖气、氩气等惰性气体主要用于保护性气氛。这些气体分子量与空气不同，会影响风机的性能曲线。选用风机时需要根据实际气体性质重新计算性能参数。

5.6 氢气(H₂)输送

氢气密度小、易泄漏、易爆炸，对密封要求极高。输送氢气的风机通常采用干气密封或特殊设计的碳环密封，泄漏量要求比常规风机低一个数量级。电机也需要防爆设计。

5.7 混合无毒工业气体

稀土提纯中各种工艺气体的混合物，成分可能随时变化。设计这类风机时需要按最不利工况考虑，材料选择要适应所有可能出现的成分。

六、风机维护与故障处理

6.1 日常检查要点

6.2 常见故障与处理

振动过大：可能原因包括转子不平衡、轴承磨损、对中不良、基础松动等。处理步骤：首先检查基础螺栓和地脚螺栓紧固情况；其次检查联轴器对中；最后考虑转子动平衡问题。

轴承温度过高：可能原因包括润滑油不足、油质变差、冷却水不足、轴承间隙过小等。处理步骤：检查油位和油压；检查冷却水流量；取样分析润滑油质量。

压力不足：可能原因包括进气过滤器堵塞、密封间隙过大、转速下降、叶轮磨损等。处理步骤：检查进气阻力；检查密封间隙；检查电机转速；检查叶轮状况。

异常噪音：可能原因包括喘振、旋转失速、部件松动、异物进入等。处理步骤：检查工作点是否在稳定区域；检查内部是否有松动部件；停机检查是否有异物。

6.3 大修周期与内容

AI(Ce)2189-2.18型风机的建议大修周期为24000运行小时或3年（以先到为准）。大修内容包括：

七、选型与系统匹配建议

为铈提纯工艺选择风机时，需要考虑以下因素：

7.1 工艺气体特性

首先明确输送气体的成分、温度、湿度、腐蚀性、粉尘含量等。对于含有腐蚀性成分的气体，应选择相应耐腐蚀材料的风机。

7.2 流量与压力需求

根据工艺计算所需的最大、最小和正常流量，以及进口压力、出口压力。考虑到管道阻力和未来产能扩展，通常需要留出10%-15%的余量。

7.3 系统匹配

风机需要与前后工艺设备匹配。例如，与浮选机配套时，需要考虑浮选槽液位变化对背压的影响；与焙烧炉配套时，需要考虑温度变化对气体密度和风机性能的影响。

7.4 控制要求

现代稀土提纯工艺对风机控制要求越来越高。需要考虑是采用入口导叶调节、变频调速还是出口放空调节。AI(Ce)2189-2.18通常配备变频电机，可以在50%-100%流量范围内高效调节。

7.5 备件与维护

考虑备件的可获得性和维护便利性。AI(Ce)系列作为成熟产品，备件供应充足，维护技术普及，这是其重要优势之一。

八、未来发展趋势

随着稀土提纯技术的进步，对风机设备也提出了新要求：

智能化：风机将配备更多传感器，实时监测振动、温度、压力、流量等参数，通过大数据分析预测故障，实现预测性维护。

高效化：通过计算流体动力学优化叶轮和流道设计，使风机效率再提高3%-5%。对于大型稀土厂，这意味著可观的节能效果。

材料创新：新型复合材料、陶瓷涂层等将应用于风机关键部件，进一步提高耐腐蚀、耐磨损性能。

标准化与模块化：风机设计将更加模块化，便于快速更换部件，减少停机时间。

结语

AI(Ce)2189-2.18型离心鼓风机作为轻稀土铈提纯工艺中的关键设备，其稳定运行直接影响产品质量和生产效率。深入理解风机的工作原理、结构特点、维护要求，对于稀土企业技术人员至关重要。随着中国稀土产业的持续发展，对高效、可靠、智能的风机设备需求将不断增长，风机技术也将不断进步，为稀土这一战略资源的开发提供更加强大的装备保障。