轻稀土铈(Ce)提纯专用离心鼓风机技术全解析:以AI(Ce)844-2.3型号为核心

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轻稀土铈(Ce)提纯专用离心鼓风机技术全解析:以AI(Ce)844-2.3型号为核心

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)844-2.3、风机配件、风机维修、工业气体输送、稀土冶炼

一、轻稀土铈(Ce)提纯工艺与风机需求概述

轻稀土元素主要包括镧、铈、镨、钕、钷、钐、铕等铈组稀土，其中铈(Cerium)是最丰富、应用最广泛的轻稀土元素。在稀土冶炼提纯过程中，鼓风机作为关键气体输送设备，承担着氧化焙烧、气体输送、浮选供气、废气处理等核心工艺环节的动力供应任务。

稀土矿提纯通常包括破碎、磨矿、浮选、焙烧、浸出、萃取、沉淀、煅烧等多道工序。离心鼓风机在这些工序中主要应用于：1)浮选工序的气体供应；2)焙烧炉的助燃空气供应；3)工艺气体的输送与循环；4)废气处理系统的气体输送。不同工艺环节对风机的压力、流量、材质和密封性能有不同要求，因此需要专门设计的稀土提纯专用风机。

二、稀土提纯专用离心鼓风机系列分类与特点

根据轻稀土提纯工艺的不同需求，风机行业开发了多个专用系列：

2.1 “C(Ce)”型系列多级离心鼓风机

该系列采用多级叶轮串联结构，每级叶轮都能提高气体压力，最终出口压力可达2-8个大气压。多级设计使风机在保持较高效率的同时，能够满足稀土焙烧炉等高压供气需求。叶轮采用抗腐蚀合金材料，可耐受稀土冶炼过程中的腐蚀性气体。

2.2 “CF(Ce)”与“CJ(Ce)”型系列专用浮选离心鼓风机

专门为稀土浮选工序设计，特点是大流量、中低压。浮选工艺需要稳定、连续的气体供应，以形成合适的气泡尺寸和分布。这两种型号在气动设计上优化了流量-压力曲线，确保在矿石性质波动时仍能保持稳定的供气性能。

2.3 “D(Ce)”型系列高速高压多级离心鼓风机

采用高速直驱设计，转速可达15000-30000转/分钟，通过高速旋转实现单级或较少级数的高压比。适用于需要高压气体的稀土分离工序，如高压氧化、超临界萃取等新型工艺。

2.4 “S(Ce)”型系列单级高速双支撑加压风机与“AII(Ce)”型系列单级双支撑加压风机

这两种双支撑结构风机转子稳定性好，适用于中高压、中大流量的稀土冶炼气体输送。双支撑设计降低了主轴挠度，延长了轴承和密封件的使用寿命。

三、AI(Ce)844-2.3型单级悬臂加压风机详解

3.1 型号解读与技术参数

“AI(Ce)844-2.3”型号解析：

“AI”表示AI系列单级悬臂加压风机 “(Ce)”表示专为铈组稀土提纯优化设计 “844”表示设计流量为每分钟844立方米（实际工况流量） “-2.3”表示出风口压力为2.3个大气压（表压）进风口压力为标准大气压（未标注“/”分隔符）

该型号主要技术特点：

流量范围：800-880立方米/分钟（可调）工作压力：出口最大持续压力2.5个大气压工作温度：-20℃至180℃（根据介质调整）主轴转速：2950转/分钟（50Hz电源）配套功率：185-220kW（根据实际工况选配）噪音等级：≤85dB(A)（距离设备1米处）

3.2 结构与工作原理

AI(Ce)844-2.3采用单级悬臂式结构，叶轮直接安装在电机延伸轴上或通过联轴器连接。悬臂设计简化了结构，减少了密封点，特别适合输送洁净或轻微污染的工艺气体。

气体动力学过程：气体从轴向进入进风口，经过进气室引导后进入高速旋转的叶轮。在离心力作用下，气体从叶轮中心被甩向边缘，动能和压力能同时增加。高速气体离开叶轮后进入蜗壳，部分动能转化为压力能，最终从出风口排出。

性能曲线特征：该型号在设计点附近具有平坦的压力-流量曲线，即流量在一定范围内变化时，压力变化较小。这种特性非常适合稀土提纯过程中工况波动的要求。

3.3 在铈提纯工艺中的应用定位

AI(Ce)844-2.3主要应用于：

铈的氧化焙烧供气：提供适量的氧气，控制Ce³⁺向Ce⁴⁺的转化率碳酸铈分解工序：提供热空气，促进Ce₂(CO₃)₃向CeO₂的转化废气循环系统：将部分废气重新引入焙烧炉，提高热利用率气体保护系统：在特定工序提供惰性气体保护，防止产品氧化

四、风机核心部件详解

4.1 风机主轴

AI(Ce)844-2.3的主轴采用42CrMoA合金钢，经调质处理和表面高频淬火，确保芯部韧性高、表面硬度高（HRC52-56）。主轴设计考虑临界转速避开工作转速的30%以上，防止共振。悬臂端最大挠度控制在0.05mm以内，保证叶轮与机壳的间隙均匀。

4.2 风机轴承与轴瓦

该型号采用滑动轴承（轴瓦）支撑，相比滚动轴承具有承载能力大、阻尼性能好、寿命长的优点。轴瓦材料为锡锑轴承合金（ChSnSb11-6），厚度3-5mm，浇铸在钢背瓦体上。轴承间隙控制在轴径的0.0012-0.0015倍，确保形成稳定的油膜。

润滑系统采用强制循环油润滑，油压维持在0.1-0.15MPa，进油温度35-45℃，温升不超过25℃。润滑油除了润滑作用外，还带走轴承产生的热量，确保轴承温度低于70℃。

4.3 风机转子总成

转子总成包括叶轮、主轴、平衡盘、联轴器等部件。叶轮为后向叶片设计，叶片数12片，采用2205双相不锈钢材料，兼具高强度和高耐蚀性。叶轮制造工艺为整体数控铣削，动平衡精度达到G2.5级，残余不平衡量小于3g·mm/kg。

平衡盘位于叶轮背面，通过反向压力平衡大部分轴向力，剩余轴向力由推力轴承承受。这种设计大幅降低了轴承负荷，提高了运行可靠性。

4.4 密封系统

4.4.1 气封

气封位于叶轮进口与机壳之间，采用迷宫密封结构，3-5道密封齿，间隙控制在0.3-0.5mm。密封齿材料为铝青铜，与主轴上的密封套（不锈钢）形成摩擦副，即使轻微接触也不会产生火花，适合输送易燃气体。

4.4.2 碳环密封

碳环密封用于轴端密封，防止气体外泄和润滑油进入流道。碳环材料为浸渍树脂石墨，具有良好的自润滑性和耐磨性。每组密封由3-5个碳环串联，环间通过弹簧提供初始压紧力。碳环密封适用于压力低于0.8MPa的工况，超过此压力需组合其他密封形式。

4.4.3 油封

油封采用双骨架油封或机械密封，防止润滑油从轴承箱泄漏。对于高速部位，优选流体动压型机械密封，密封寿命可达8000小时以上。

4.5 轴承箱

轴承箱为铸铁件（HT250），箱体设计有足够的刚性和散热面积。轴承箱内部设有油路引导板，确保润滑油充分覆盖轴颈。轴承箱与机壳之间设有隔热腔，减少热量从气体流道向轴承的传递。

五、风机维修与维护要点

5.1 日常检查与维护

振动监测：每天记录轴承座振动值，轴向和径向振动速度有效值均应小于4.5mm/s 温度监测：轴承温度、润滑油温、电机温度不超过允许值润滑油检查：每周取样观察颜色、粘度，每半年进行油质化验密封检查：每周检查碳环密封的泄漏情况，正常应为微量泄漏或无泄漏

5.2 定期检修内容

5.2.1 小修（每运行3000-4000小时）

清洗润滑油系统，更换润滑油检查联轴器对中，调整偏差至0.05mm以内检查碳环密封磨损情况，磨损超过原厚度1/3应更换检查地脚螺栓紧固情况

5.2.2 中修（每运行12000-16000小时）

包括小修全部内容拆卸检查轴承间隙，超过设计值50%应调整或更换检查叶轮磨损、腐蚀情况，轻微损伤可现场修复校验仪表和监测系统

5.2.3 大修（每运行30000-40000小时）

包括中修全部内容转子总成返厂动平衡校验主轴探伤检查，特别是应力集中区域轴承箱、机壳等承压件壁厚测量，评估腐蚀情况气封间隙检查调整，更换磨损密封齿

5.3 常见故障处理

5.3.1 振动超标

可能原因及处理：

转子不平衡：重新进行动平衡对中不良：重新调整联轴器对中轴承磨损：检查更换轴承基础松动：紧固地脚螺栓，检查基础完整性

5.3.2 轴承温度高

可能原因及处理：

润滑油不足或变质：补充或更换润滑油轴承间隙过小：调整至设计间隙冷却系统故障：检查冷却器、冷却水管路负荷过大：检查系统阻力是否增加

5.3.3 风量不足

可能原因及处理：

滤网堵塞：清洗或更换进气滤网密封间隙过大：调整或更换密封件转速下降：检查电源频率、电压，检查联轴器系统阻力增加：检查管路、阀门状态

5.4 维修安全注意事项

停机维修前必须切断电源，并挂警示牌输送易燃易爆气体的风机，维修前需用惰性气体置换高温部件需冷却至室温后再拆卸起吊重物遵守起重安全规程维修后首次启动需点动检查旋转方向

六、工业气体输送专项技术

6.1 不同气体的特性与风机适应性

6.1.1 空气

AI(Ce)844-2.3标准设计以空气为介质，材料选择、密封设计和润滑系统均基于空气特性。输送空气时，重点关注滤清系统，防止粉尘进入风机。

6.1.2 工业烟气

稀土焙烧产生的烟气含有SO₂、HF等腐蚀性成分，温度可达200-400℃。输送烟气时需采取的特殊措施：

材料升级：叶轮、蜗壳采用耐酸不锈钢或哈氏合金保温设计：风机外壳增加保温层，防止烟气结露产生酸腐蚀密封增强：采用双端面机械密封，防止有毒气体泄漏防腐涂层：非金属部件采用氟橡胶或PTFE涂层

6.1.3 二氧化碳(CO₂)

CO₂密度大于空气，输送时风机功率会增加。CO₂在高湿环境下会形成碳酸，腐蚀碳钢部件。需注意：

材质选择：与气体接触部件采用不锈钢干燥要求：气体露点温度低于-20℃ 密封特殊设计：CO₂易泄漏，需加强密封系统

6.1.4 氮气(N₂)、氩气(Ar)

惰性气体输送相对简单，但需注意：

缺氧环境安全：维修前充分通风，防止窒息风险密封要求：惰性气体通常有纯度要求，需防止空气渗入污染

6.1.5 氧气(O₂)

氧气输送最危险，易引发燃烧爆炸。安全措施：

禁油设计：所有与氧气接触的部件彻底脱脂，润滑油绝不接触氧气材料选择：采用铜合金、不锈钢等不易产生火花的材料清洁度控制：装配环境洁净，防止油脂、有机物进入系统流速限制：管道内氧气流速控制在安全范围内

6.1.6 氢气(H₂)

氢气密度小、易泄漏、爆炸范围宽。特殊设计：

防泄漏设计：采用多层次密封，定期检漏防静电：所有部件可靠接地，防止静电积累材料防氢脆：采用奥氏体不锈钢或低强度钢，避免氢脆现象安全监测：设置氢气浓度检测报警装置

6.1.7 氦气(He)、氖气(Ne)

稀有气体价值高、易泄漏，重点关注：

零泄漏密封：采用干气密封或磁力密封回收系统：考虑泄漏气体的回收再利用纯度保持：防止空气混入降低气体纯度

6.2 气体密度与风机性能换算

风机性能基于标准空气（1.2kg/m³）设计，输送其他气体时需进行性能换算：

流量换算：气体流量与标准状态流量相同（体积流量不变）

压力换算：风机产生的压力与气体密度成正比，换算公式为：实际气体压力等于标准空气压力乘以实际气体密度与空气密度的比值

功率换算：风机功率与气体密度成正比，换算公式为：实际气体所需功率等于标准空气功率乘以实际气体密度与空气密度的比值

6.3 特殊气体输送的安全规范

压力容器规范：按《压力容器安全技术监察规程》设计制造防爆要求：易燃易爆气体按相应防爆等级设计安全阀设置：出口管路设置安全阀，防止超压紧急切断：设置气体泄漏自动切断系统排气处理：有害气体排气需经处理达标排放

七、AI(Ce)844-2.3的选型与系统匹配

7.1 选型参数确定

实际所需流量：考虑工艺需求、管路损失、泄漏等因素，增加10-15%裕量系统阻力计算：包括管道摩擦阻力、局部阻力、终端设备阻力等气体参数：密度、温度、湿度、腐蚀性成分含量安装环境：海拔高度、环境温度、室内/室外安装

7.2 配套设备选择

电机：根据实际气体功率选择，增加10%安全裕量变频器：建议配置，便于流量调节和节能运行滤清器：根据气体洁净度要求选择过滤精度消声器：根据环境噪音要求选择冷却器：高温气体需配置气体冷却器

7.3 安装调试要点

基础要求：混凝土基础重量至少为风机重量的3-5倍管道连接：进出口管道设置柔性连接，减少振动传递对中精度：联轴器对中偏差不超过0.05mm 试运行：先点动检查旋转方向，再空载运行2小时，最后负载运行

八、未来发展趋势

随着稀土提纯技术向绿色、高效、精细化方向发展，离心鼓风机技术也面临新的挑战和机遇：

智能化控制：基于物联网的远程监控和故障预测高效节能：三元流叶轮设计、磁悬浮轴承等新技术的应用材料创新：耐更高温度、更强腐蚀的新材料应用集成设计：风机与工艺设备的整体优化设计氢能应用：适应稀土氢碎工艺的专用氢气循环风机

结语

AI(Ce)844-2.3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，其合理选型、正确使用和科学维护对保障稀土生产线的稳定运行、提高产品质量、降低能耗具有重要意义。随着稀土产业的持续发展和技术进步，专用离心鼓风机技术也将不断创新和完善，为稀土工业的可持续发展提供坚实的技术支撑。

在实际应用中，建议用户建立完善的风机技术档案，记录运行数据、维修历史和性能变化，与风机专业技术人员保持密切沟通，共同解决使用过程中遇到的技术问题，确保风机在最佳状态下运行，为稀土提纯工艺提供可靠保障。