轻稀土铈(Ce)提纯风机基础知识与应用解析:以AI(Ce)71-1.90型号为核心

作者：王军（139-7298-9387）

关键词：轻稀土提纯、铈组稀土、离心鼓风机、AI(Ce)71-1.90型号、风机配件、风机修理、工业气体输送

第一章 轻稀土提纯与风机技术概述

轻稀土，又称铈组稀土，主要包括镧(La)、铈(Ce)、镨(Pr)、钕(Nd)等元素。在稀土矿的选矿和提纯过程中，离心鼓风机作为关键的气力输送与浮选设备，其性能直接影响生产效率和产品质量。铈(Ce)作为轻稀土中含量最丰富的元素，其提纯工艺对风机有着特殊要求，需兼顾耐腐蚀性、气密性和运行稳定性。

离心鼓风机在铈提纯中主要承担以下任务：在浮选环节提供均匀稳定的气流，使矿浆充分充气，实现稀土矿物与脉石的有效分离；在焙烧、萃取等工序中输送工艺气体；在物料输送系统中提供动力。针对不同工段的气体性质和压力需求，衍生出多种专用风机系列，包括"C(Ce)"型多级离心鼓风机、"CF(Ce)"型浮选专用风机、"CJ(Ce)"型浮选风机、"D(Ce)"型高速高压风机、"AI(Ce)"型单级悬臂加压风机、"S(Ce)"型单级高速双支撑风机及"AII(Ce)"型单级双支撑加压风机等。

第二章 AI(Ce)71-1.90型号风机技术详解

2.1 型号命名规则解析

风机型号"AI(Ce)71-1.90"遵循明确的命名规范："AI"代表单级悬臂加压风机系列，专门用于需中等压力、连续运行的工况；"(Ce)"表示该风机针对铈提纯工艺优化设计，在材料选择和密封配置上考虑了稀土生产环境；"71"表示额定流量为每分钟71立方米，这是根据浮选槽容积、矿物特性及工艺要求计算确定的关键参数；"-1.90"表示出口压力为1.90个大气压（表压），即相对于标准大气压高出0.90个大气压。需要注意的是，当型号中未出现"/"符号时，默认进口压力为1个标准大气压。该型号风机通常与中小型浮选设备或气力输送系统配套，适用于轻稀土提纯的中间工段。

2.2 结构特点与工作原理

AI(Ce)系列采用单级悬臂式结构，即叶轮安装在主轴的一端，另一端由轴承支撑。这种设计减少了轴向尺寸，简化了结构，便于维护。叶轮通常采用后弯式设计，叶片经过空气动力学优化，确保在71立方米每分钟的流量下达到1.90个大气压的压升，同时保持较高效率。机壳采用铸铁或特种合金铸造，内部流道光滑以减小涡流损失。进风口和出风口通常呈轴向和径向垂直布置，便于管道连接。

工作原理基于离心力转换能量：电机驱动主轴及叶轮高速旋转（转速通常在2900-9800转每分钟之间），气体从轴向进入叶轮中心，在叶片作用下加速并沿径向甩出，动能增加。随后在扩压器中，气体速度降低，动能转换为压力能，最终以1.90个大气压的压力输出。整个过程中，气体的温升需控制在允许范围内，避免影响工艺稳定性。

2.3 性能曲线与选型要点

AI(Ce)71-1.90的性能曲线反映了流量、压力、功率和效率之间的关系。在额定点（71立方米每分钟，1.90个大气压）附近，风机运行效率最高。选型时需考虑：实际工况气体密度（若输送非空气介质需校正）、管网阻力特性、海拔高度对大气压的影响、环境温度等。例如，在高原地区，大气压降低，相同质量流量下体积流量增大，需重新核算风机参数。与跳汰机配套时，需确保风机提供的风量风压能形成适宜的床层松散度，通常通过阀门调节实现精准匹配。

第三章 风机关键配件详解

3.1 核心旋转组件

风机主轴：作为传递扭矩和支撑旋转部件的核心，通常采用42CrMo或类似合金钢锻制，经调质热处理获得高强度和高韧性。主轴的设计需通过临界转速计算，确保工作转速远离共振区，避免发生剧烈振动。轴承档位置经高频淬火和精密磨削，表面硬度达HRC50以上，粗糙度Ra≤0.8μm，确保与轴承的良好配合。

风机转子总成：包括叶轮、轴套、平衡盘等。叶轮为铝合金或不锈钢精密铸造，动平衡等级不低于G2.5，残余不平衡量经计算控制在允许范围内。铈提纯环境中可能存在的腐蚀性气体会要求叶轮表面进行防腐喷涂处理。转子总成装配后需进行整体动平衡校验，确保高速运行平稳。

3.2 轴承与润滑系统

风机轴承与轴瓦：AI(Ce)系列多采用滑动轴承（轴瓦），其承载面积大、阻尼性能好，适合高速重载运行。轴瓦材料常为锡基巴氏合金（如ChSnSb11-6），厚度约2-3毫米，浇铸在钢背衬上。瓦面需刮研至接触斑点均匀分布，保证油膜形成。径向间隙根据主轴直径通过公式计算确定，通常控制在轴径的千分之一点二到千分之一点五之间。润滑采用强制油循环系统，油压稳定在0.1-0.3兆帕，油温通过冷却器控制在40-50摄氏度。

轴承箱：作为轴承的载体和润滑油路的容器，其刚性直接影响轴的定位精度。箱体为铸铁件，加工时需保证轴承座孔的同轴度误差不超过0.02毫米。密封槽、油孔等细节部位需光滑过渡，防止应力集中。箱体上配备油位计、温度计接口和呼吸器，确保内部压力平衡。

3.3 密封系统

气封与碳环密封：为防止气体泄漏和外部杂质侵入，AI(Ce)71-1.90采用了多道密封组合。在叶轮背部与机壳间设置迷宫式气封，利用多次节流膨胀原理降低泄漏量，间隙根据气体性质和压力计算，通常为0.2-0.4毫米。对于有害或贵重气体，会采用碳环密封作为主密封，碳环具有良好的自润滑性和耐温性，能在微小间隙下工作，泄漏量极低。

油封：轴承箱两端采用骨架油封或机械密封，防止润滑油外泄。油封材质需耐油耐温，弹簧张力适中，确保唇口与轴颈均匀贴合。安装时需注意方向，避免反向压力造成快速磨损。

第四章 风机维修与故障处理

4.1 日常维护要点

日常维护围绕“听、测、查、记”展开：听运行声音是否平稳，有无摩擦或撞击异响；测轴承温度（不超过70摄氏度）、振动值（径向振幅通常不超过0.04毫米）；查润滑油质、油位及密封点泄漏情况；记录运行参数如电流、压力、流量等，形成趋势分析。每周检查地脚螺栓紧固度，每月清洗油过滤器，每季度取样化验润滑油，根据结果确定是否更换。

4.2 定期大修内容

大修周期通常为8000-12000运行小时或每年一次，主要包括：解体清洗所有部件，检查主轴直线度（公差不超过0.02毫米）、叶轮磨损腐蚀情况（叶片厚度减薄不超过原厚度的1/3）、轴瓦磨损量（巴氏合金层最小厚度不低于0.8毫米）。更换所有密封件，重新校正转子动平衡。回装时严格按顺序和力矩要求紧固螺栓，迷宫密封间隙需用压铅法测量调整。大修后需进行空载试车4小时，再逐步加载至满负荷，监测各项指标达标。

4.3 常见故障与排除

振动超标：可能原因包括转子不平衡、对中不良、轴承磨损、基础松动或进气涡流。需依次检查：重新平衡转子；校正电机与风机同轴度（径向偏差≤0.05毫米）；更换轴瓦；紧固地脚螺栓；检查进气管路是否直管段足够，消除弯头扰动。

轴承温度高：可能源于润滑油不足或变质、冷却不良、负载过大或安装间隙不当。应对措施：补油或换油；清洗冷却器；检查管网阻力是否异常；调整轴承间隙至设计值。

风量风压不足：常见原因有密封间隙过大导致内泄漏、叶轮磨损、转速下降或滤网堵塞。处理：调整或更换密封件；修复或更换叶轮；检查皮带松紧或电压是否正常；清洗进气过滤器。

第五章 工业气体输送风机的特殊考量

5.1 气体性质与风机适配

离心鼓风机在铈提纯中除输送空气外，还可能处理多种工业气体，每种气体需特殊设计：

5.2 材料选择与安全防护

输送不同气体时，材料兼容性至关重要。例如，输送湿氯气需用钛材；输送氨气避免使用铜合金。法兰接口需按气体特性选用相应垫片材质（如聚四氟乙烯、金属缠绕垫）。安全防护包括：在机壳上设置防爆泄压口；进出口安装气体检测传感器；控制室远程监测气体浓度和风机参数；制定气体泄漏应急预案。

5.3 系统集成与控制

工业气体风机通常集成于闭环工艺系统，需配备变频器实现流量精确调节，响应工艺波动。控制逻辑包括：入口压力恒定控制、出口流量控制、喘振保护控制（通过计算喘振线，设置防喘振阀）。对于混合无毒工业气体，需明确成分比例，按加权平均密度和绝热指数计算风机性能，并在现场标定。

第六章 总结与展望

AI(Ce)71-1.90型离心鼓风机作为轻稀土铈提纯中的关键设备，其合理选型、正确维护和针对性改造对保障生产连续性和经济性至关重要。随着稀土提纯工艺向绿色高效发展，未来风机技术将呈现以下趋势：智能化状态监测与预测性维护的深度融合；采用计算流体动力学优化流道设计，提升效率3-5%；开发适应极端工况（如高负压、微流量）的专用型号；材料科学进步带来更耐腐蚀耐磨的涂层应用。

作为风机技术从业者，我们需深入理解工艺需求，掌握设备核心知识，才能为稀土这一战略资源的稳定供给提供可靠装备保障。在实际工作中，务必严格遵循操作规程，定期培训，将理论知识与现场经验结合，不断优化风机运行效能。