轻稀土铈(Ce)提纯风机AI(Ce)614-1.63技术详解

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)614-1.63、风机配件、风机维修、工业气体输送、稀土矿选矿设备

一、稀土矿提纯与离心鼓风机技术概述

稀土元素作为现代工业的“维生素”，在新能源、航空航天、电子信息等领域具有不可替代的战略价值。轻稀土（铈组稀土）主要包括镧、铈、镨、钕等元素，其中铈(Ce)是含量最丰富的稀土元素，广泛应用于抛光材料、储氢材料、汽车尾气催化剂等领域。在铈的提取和提纯工艺中，离心鼓风机作为关键动力设备，承担着气体输送、浮选供气、物料输送等重要功能，其性能直接影响提纯效率和产品质量。

稀土矿提纯是一个复杂的物理化学过程，涉及破碎、磨矿、浮选、浸出、萃取、沉淀、焙烧等多个工序。在这些工序中，鼓风机主要用于：

针对不同的工艺要求，我公司开发了多系列专用离心鼓风机，形成了完整的稀土提纯风机产品体系。

二、铈(Ce)提纯专用离心鼓风机系列介绍

2.1 C(Ce)型系列多级离心鼓风机

C(Ce)型系列多级离心鼓风机采用多级叶轮串联结构，每级叶轮对气体做功，气体压力逐级升高。该系列风机适用于中高压、大风量场合，如大型浮选厂的主供风系统。其特点是效率高、运行平稳、噪音低，压力范围通常为1.2-3.0个大气压，流量范围广，可根据实际需要进行多级组合。

2.2 CF(Ce)型系列专用浮选离心鼓风机

CF(Ce)型系列是专门为浮选工艺设计的鼓风机，特别优化了在小流量、中压力工况下的性能曲线，确保在浮选机液位变化时供气压力稳定。该型风机采用特殊设计的叶轮和扩压器，提高氧气传输效率，促进浮选药剂的矿化作用，从而提高铈矿的回收率和品位。

2.3 CJ(Ce)型系列专用浮选离心鼓风机

CJ(Ce)型系列是在CF型基础上的改进型号，主要特点是采用先进的流动控制技术，减少内部流动损失，整机效率比CF型提高3-5%。同时，该系列风机增强了抗堵塞能力，能够适应稀土矿浮选过程中可能产生的泡沫和微细颗粒物。

2.4 D(Ce)型系列高速高压多级离心鼓风机

D(Ce)型系列采用高速直驱技术，转速可达15000-30000转/分钟，通过齿轮箱增速实现单级高压比。该系列风机结构紧凑，占地面积小，适用于空间受限的改造项目。压力最高可达4.5个大气压，能够满足特殊工艺要求。

2.5 AI(Ce)型系列单级悬臂加压风机

AI(Ce)型系列是本文重点介绍的型号，采用单级叶轮、悬臂式结构，结构简单、维护方便。该系列风机适用于中小流量、中低压力场合，是稀土提纯中应用最广泛的机型之一。其典型应用包括：小型浮选机供气、实验室试验装置、中间产品输送等。

2.6 S(Ce)型系列单级高速双支撑加压风机

S(Ce)型系列采用两端支撑结构，转子动力学特性优良，适用于高转速工况。该系列风机振动小、运行平稳、可靠性高，特别适合连续生产的稀土提纯线。

2.7 AII(Ce)型系列单级双支撑加压风机

AII(Ce)型系列是在AI型基础上的加强版，采用双支撑结构，提高了转子的刚性和临界转速，能够适应更宽的工况范围。该系列风机综合了AI型的简洁性和S型的稳定性，是中型稀土提纯项目的理想选择。

三、AI(Ce)614-1.63型风机技术详析

3.1 型号含义解析

以“AI(Ce)614-1.63”为例，完整解读其型号标识：

该型号风机是为中等规模铈提纯生产线设计的专用设备，通常与跳汰机、浮选柱等选矿设备配套使用。

3.2 主要技术参数

AI(Ce)614-1.63型风机的主要技术参数包括：

3.3 结构特点与工作原理

AI(Ce)614-1.63型风机采用单级离心式设计，主要由以下几部分组成：

进气室：采用渐缩式流道设计，使气体平稳进入叶轮，减少进气损失。进气室设有导流片，可在进气压力变化时自动调整进气角度，保持风机高效运行。

叶轮：采用后弯式叶片设计，叶片数为12片，材料为稀土耐磨钢ZG40CrNiMoRe，具有良好的耐磨性和耐腐蚀性。叶轮经过动平衡校正，精度达到G2.5级，确保运行平稳。

蜗壳：采用对数螺旋线型设计，使气体动能有效转换为压力能。蜗壳内表面喷涂耐磨涂层，提高使用寿命。

主轴：采用42CrMo高强度合金钢，经调质处理和表面淬火，具有高强度和高韧性。主轴与叶轮采用过盈配合加键连接，确保传递扭矩可靠。

轴承系统：采用滑动轴承（轴瓦）支撑，轴承材料为巴氏合金ZChSnSb11-6，具有良好的耐磨性和跑合性。轴承采用强制润滑，确保润滑充分。

密封系统：采用碳环密封与迷宫密封组合设计，碳环密封为主密封，迷宫密封为辅助密封，有效防止气体泄漏和外界杂质进入。

3.4 性能曲线与调节特性

AI(Ce)614-1.63型风机的性能曲线呈下降趋势，即随着流量的增加，压力逐渐下降。在实际运行中，可通过以下方式调节风机性能：

进口导叶调节：通过改变进口导叶的角度，调整进气预旋，改变风机性能曲线。这种方法调节范围宽，效率高，是首选的调节方式。

转速调节：通过变频器改变电机转速，实现性能调节。这种方法节能效果显著，但投资较高。

出口节流调节：通过调节出口阀门开度改变系统阻力，实现流量调节。这种方法简单但能耗高，一般不推荐使用。

在铈提纯工艺中，由于浮选过程的泡沫量会变化，需要风机具有良好的调节性能。AI(Ce)614-1.63型风机采用进口导叶和变频调速相结合的调节方式，既能满足工艺变化要求，又能实现节能运行。

四、风机核心配件详解

4.1 风机主轴

风机主轴是传递扭矩、支撑旋转部件的关键零件。AI(Ce)614-1.63型风机主轴采用42CrMo合金钢制造，经过以下工艺处理：

主轴设计时考虑了临界转速避开工作转速的30%以上，确保转子动力学稳定。主轴与叶轮的配合采用过盈配合，过盈量按主轴直径的千分之1.2-1.5计算，确保在高速旋转时不会松动。

4.2 风机轴承与轴瓦

AI(Ce)614-1.63型风机采用滑动轴承，轴承材料为锡锑轴承合金（巴氏合金）。轴瓦的结构特点包括：

材料选择：巴氏合金ZChSnSb11-6，其成分为：锑10-12%，铜5.5-6.5%，锡余量。这种合金具有优异的嵌入性和顺应性，能够适应主轴的微小偏斜和振动。

轴瓦结构：轴瓦为剖分式结构，由上下两半组成，内表面浇铸巴氏合金，厚度为2-3毫米。轴瓦背部为钢背，材料为08F低碳钢，确保足够的强度和刚度。

润滑系统：采用强制循环润滑，润滑油为L-TSA46汽轮机油。润滑系统包括主油泵、辅助油泵、油冷却器、双联过滤器等。油压控制在0.15-0.25兆帕，油温控制在35-45摄氏度。

间隙控制：轴瓦与主轴之间的径向间隙按主轴直径的千分之1.2-1.8控制，确保形成稳定的油膜。间隙过小会导致润滑不良，间隙过大会引起振动。

4.3 风机转子总成

风机转子总成是风机的核心旋转部件，包括叶轮、主轴、平衡盘、联轴器等。转子总成的装配精度直接影响风机运行的平稳性和可靠性。

动平衡校正：转子总成在专用动平衡机上进行校正，平衡精度达到G2.5级（根据国际标准ISO1940）。校正时采用去重法，在叶轮轮盖或平衡盘上钻孔去重，确保残余不平衡量小于允许值。

装配工艺：叶轮与主轴采用热装法装配，先将叶轮加热至150-180摄氏度，然后迅速套入主轴。装配后检查叶轮的端面跳动和径向跳动，跳动量不超过0.05毫米。

防护措施：转子表面涂刷防锈漆，非加工表面涂刷耐高温漆，防止腐蚀。

4.4 气封与油封系统

密封系统是防止气体泄漏和润滑油泄漏的关键，AI(Ce)614-1.63型风机采用组合式密封系统：

碳环密封：作为主密封，安装在叶轮背部与轴承箱之间，防止气体向轴承箱泄漏。碳环由6-8个弧形段组成，靠弹簧力抱紧主轴。碳材料具有自润滑性，即使与主轴接触也不会损伤主轴。

迷宫密封：作为辅助密封，安装在碳环密封外侧，由多个齿形环组成，形成曲折的泄漏通道，增加泄漏阻力。

油封：采用骨架油封，防止润滑油从轴承箱两端泄漏。油封材料为氟橡胶，耐温、耐油性能好。

密封间隙控制：碳环密封与主轴的径向间隙控制在0.08-0.12毫米，迷宫密封的齿顶间隙控制在0.3-0.5毫米。间隙过大则密封效果差，间隙过小可能导致摩擦。

4.5 轴承箱

轴承箱是支撑转子、容纳轴承和润滑油的部件。AI(Ce)614-1.63型风机轴承箱的设计特点包括：

结构设计：轴承箱为剖分式结构，便于安装和维修。箱体材料为HT250灰铸铁，具有较好的减震性能。

冷却设计：轴承箱设有水冷却夹套，通循环冷却水，控制轴承温度。冷却水压力不超过0.3兆帕，流量不小于2立方米/小时。

监测装置：轴承箱上安装有温度传感器和振动传感器，实时监测轴承温度和振动值。温度超过75摄氏度或振动超过4.5毫米/秒时报警，超过85摄氏度或振动超过7.1毫米/秒时联锁停机。

五、风机维护与修理

5.1 日常维护

风机日常维护是保证长期稳定运行的基础，主要包括：

每日检查：

每周检查：

每月检查：

5.2 定期大修

风机运行一定时间后需进行大修，大修周期一般为24000运行小时或3年（以先到为准）。大修内容包括：

解体检查：

部件维修与更换：

重新装配：

试运行：
大修后应进行试运行，试运行分三个阶段：

5.3 常见故障与处理

在铈提纯工艺中，风机常见故障及处理措施包括：

振动过大：

轴承温度高：

风量不足：

异常声音：

六、工业气体输送特殊考虑

在铈提纯工艺中，除了空气外，还需要输送多种工业气体，不同气体对风机的要求不同：

6.1 氧气(O₂)输送

氧气是强氧化剂，对风机材料有特殊要求：

6.2 氢气(H₂)输送

氢气密度小、易泄漏、易燃易爆，输送氢气的风机要求：

6.3 二氧化碳(CO₂)输送

二氧化碳在一定条件下会液化或形成干冰，需要注意：

6.4 惰性气体（氦He、氖Ne、氩Ar）输送

惰性气体化学性质稳定，但往往价格昂贵，因此要求：

6.5 混合工业气体输送

铈提纯过程中常使用混合气体，如空气-氧气混合气、氮-氢混合气等，需要考虑：

七、选型与应用建议

7.1 风机选型原则

为铈提纯工艺选择风机时，应遵循以下原则：

工艺匹配原则：根据具体工艺要求选择风机类型和参数。浮选供气宜选用CF(Ce)或CJ(Ce)系列；焙烧供气宜选用D(Ce)或S(Ce)系列；一般气体输送可选用AI(Ce)或AII(Ce)系列。

安全可靠原则：考虑工艺气体的危险性，选择相应安全等级的风机。易燃易爆气体必须选用防爆型，有毒气体必须确保零泄漏。

经济高效原则：在满足工艺要求的前提下，选择高效节能的风机。比较不同型号的全生命周期成本，包括采购成本、运行成本和维护成本。

备用原则：关键工艺点的风机应考虑备用，备用方式可以是“一用一备”或“两用一备”。备用风机应与工作风机型号相同，可实现快速切换。

7.2 AI(Ce)614-1.63应用实例

在内蒙古某稀土分离厂，铈提纯生产线采用AI(Ce)614-1.63型风机为主要供风设备，具体应用情况如下：

工艺流程：原矿→破碎→磨矿→浮选（粗选、精选、扫选）→浸出→萃取→沉淀→煅烧→氧化铈产品

风机配置：

运行效果：

维护经验：该厂建立了完善的风机维护体系，包括每日点检、每周保养、每月检修、每年大修。通过预防性维护，风机连续运行时间超过8000小时无故障。

7.3 未来发展趋势

随着稀土提纯技术的进步，对离心鼓风机提出了更高要求：

智能化：集成传感器和智能控制系统，实时监测运行状态，预测维护需求，自动调节工况。

高效化：通过计算流体动力学优化流道设计，提高效率3-5%；采用磁悬浮轴承，减少机械损失。

专用化：针对不同稀土元素的提纯工艺，开发更专用的风机型号，如专门用于镧、钕、铕等提纯的风机。

绿色化：降低噪音和振动，减少润滑油消耗，提高密封性能，减少气体泄漏。

八、结语

离心鼓风机作为铈提纯工艺的关键设备，其性能直接影响生产效率和产品质量。AI(Ce)614-1.63型风机凭借其合理的结构设计、可靠的运行性能和方便的维护特点，在中小型铈提纯生产线中得到了广泛应用。随着稀土产业的不断发展，对离心鼓风机的要求将越来越高，我们需要不断技术创新，开发更高效、更智能、更可靠的专用风机，为我国稀土产业的发展提供有力保障。

作为风机技术人员，我们不仅要了解设备本身，还要深入理解工艺需求，将设备技术与工艺技术有机结合，才能发挥风机的最佳性能。希望本文对从事稀土提纯和风机技术的同行有所启发和帮助，共同推动我国稀土装备技术的进步。