轻稀土钕(Nd)提纯风机基础知识：AII(Nd)852-2.11型离心鼓风机及其配件与修理

作者：王军（139-7298-9387）

关键词：轻稀土提纯、钕(Nd)分离、离心鼓风机、AII(Nd)852-2.11、风机配件、风机修理、工业气体输送、稀土矿加工、轴瓦、碳环密封

一、引言：稀土矿提纯与离心鼓风机的关键作用

稀土元素作为现代高新技术产业不可或缺的战略资源，其提纯工艺直接关系到材料性能与产品质量。在轻稀土（铈组稀土）分离过程中，钕(Nd)作为重要的永磁材料原料，其提纯对气体输送设备的稳定性、耐腐蚀性和压力控制精度提出了极高要求。离心鼓风机在此过程中承担着输送工艺气体、提供氧化还原反应气氛、维持分离系统压力平衡等关键任务。

针对稀土提纯的特殊工况，我国风机行业研发了多个专用系列，包括C(Nd)型多级离心鼓风机、CF(Nd)型专用浮选离心鼓风机、CJ(Nd)型专用浮选离心鼓风机、D(Nd)型高速高压多级离心鼓风机、AI(Nd)型单级悬臂加压风机、S(Nd)型单级高速双支撑加压风机以及AII(Nd)型单级双支撑加压风机。这些风机可根据不同工艺阶段的气体性质、压力需求和流量要求进行精准选型。

二、AII(Nd)852-2.11型单级双支撑加压风机详解

2.1 型号命名规则与技术参数解析

在稀土钕提纯工艺中，AII(Nd)852-2.11型离心鼓风机是常用设备之一，其型号含义具有明确的行业规范：

2.2 结构特点与工作原理

AII(Nd)852-2.11型风机采用后弯式叶轮设计，这种叶轮效率高、性能曲线稳定，适合压力变化较小的工艺系统。其单级压缩意味着气体只经过一次叶轮加速和扩压过程，结构相对简单，维护方便。

工作原理基于离心力原理：电机通过联轴器驱动主轴高速旋转，叶轮上的叶片推动气体向外运动，使气体获得动能；随后在扩压器中，气体速度降低，动能转化为压力能，实现气体加压。气体流向通常为轴向进气、径向出气，进出口方向成90度夹角。

三、风机核心配件详解

3.1 主轴与转子总成

主轴是传递扭矩、支撑旋转部件的核心零件，AII(Nd)852-2.11型风机主轴采用高强度合金钢锻造，经调质热处理和精密加工，确保其在高速旋转下的强度和刚度。主轴设计需进行临界转速计算，确保工作转速远离一阶和二阶临界转速，避免共振。

转子总成包括主轴、叶轮、平衡盘（如有）、联轴器半体等旋转部件。其中叶轮作为核心做功部件，其材料选择尤为关键。针对稀土提纯环境中可能存在的腐蚀性气体，叶轮通常采用不锈钢或特种合金，表面进行防腐涂层处理。转子组装后需进行动平衡校正，平衡精度通常要求达到G2.5级（根据ISO1940标准），以减少振动和噪音。

3.2 轴承与轴瓦系统

AII型风机采用滑动轴承（轴瓦）而非滚动轴承，这主要基于滑动轴承在高速重载工况下具有更好的阻尼特性和承载能力。轴瓦通常由巴氏合金（铅锡锑铜合金）衬层和钢背组成，巴氏合金层具有良好的嵌藏性、顺应性和抗胶合能力。

轴瓦设计需考虑以下关键因素：

3.3 密封系统

稀土提纯风机密封系统必须防止工艺气体泄漏和外部空气渗入，同时避免润滑油进入流道。AII(Nd)852-2.11型风机采用多重密封组合：

气封：通常为迷宫密封，安装在叶轮进口和轴贯穿处，利用多次节流效应减少气体泄漏。迷宫密封片与轴之间的径向间隙需严格控制，一般取轴径的0.001-0.002倍，并考虑热膨胀影响。

碳环密封：在要求较高的场合使用，由多个碳环组成，碳环内径与轴表面保持极小间隙（通常0.05-0.10mm），依靠弹簧力实现径向浮动。碳材料具有自润滑性，即使发生轻微接触也不会损伤轴颈。这种密封形式对工艺气体的泄漏控制效果显著。

油封：安装在轴承箱两端，防止润滑油外泄。常用形式为骨架油封或机械密封，材料需与润滑油相容。

3.4 轴承箱与润滑系统

轴承箱作为轴承的支撑和润滑油容器，其设计需保证良好的散热和刚性。AII型风机的轴承箱通常带有冷却水套或散热翅片，以控制油温。

润滑系统包括油泵、过滤器、冷却器和监测仪表。润滑油不仅减少摩擦，还带走热量。润滑油粘度选择需根据轴承比压和转速计算，通常使用ISO VG32或VG46透平油。油温一般控制在40-55℃，过高会降低油膜强度，过低则流动阻力大。

四、风机常见故障与维修要点

4.1 振动异常处理

振动是风机最常见的故障现象，可能原因及处理措施包括：

4.2 轴承温度过高

轴承温度超过70℃需引起注意，超过85℃应停机检查。可能原因：

4.3 性能下降

流量或压力达不到设计值可能原因：

4.4 维修注意事项

五、稀土提纯工艺中各类风机的应用特点

5.1 不同系列风机的适用场景

C(Nd)型多级离心鼓风机：通过多级叶轮串联实现较高压比，每级叶轮后设置导流器和回流器，效率较高。适用于需要中等流量、较高压力的工艺环节，如氧化焙烧后的气体输送。

CF(Nd)与CJ(Nd)型浮选专用风机：针对浮选车间工况设计，耐潮湿和轻微腐蚀，压力稳定，流量调节范围宽。CF型通常为单级，CJ型可能为双级，根据浮选槽深度和气泡发生需求选择。

D(Nd)型高速高压多级离心鼓风机：如D(Nd)300-1.8型，采用齿轮箱增速，转速可达10000-30000r/min，单级压比较高，结构紧凑。适用于小流量、高压力场合，如稀有气体回收系统。

AI(Nd)型单级悬臂加压风机：叶轮悬臂安装，结构简单，检修方便（无需拆卸管路），但转子刚性相对较低，适合小流量、中低压工况。

S(Nd)型单级高速双支撑加压风机：高转速设计，采用增速齿轮箱，效率高，体积小。适用于对占地面积敏感、要求高效率的场合。

5.2 输送不同工业气体的特殊考量

稀土提纯过程中涉及多种工业气体，风机选型和材料选择需针对性考虑：

空气：最常用介质，但稀土车间空气中可能含酸性成分，标准碳钢件需防腐处理。过滤器需定期更换，防止灰尘进入叶轮。

工业烟气：通常含二氧化硫、氮氧化物等腐蚀成分，且温度可能较高（150-350℃）。风机需采用耐热不锈钢，轴承箱需强化冷却，密封需耐高温。

二氧化碳(CO₂)：高密度气体（约为空气的1.5倍），相同转速下风机压力较高，电机易超载。选型时需按实际气体密度重新计算性能曲线。

氮气(N₂)：惰性气体，无特殊腐蚀性，但密度略低于空气（约为0.97倍），风机压力略有下降。需注意氮气环境下的安全通风。

氧气(O₂)：强氧化性，所有接触部件需严格脱脂，避免油污。密封需防泄漏，轴承箱正压保护防止氧气渗入与润滑油接触。

稀有气体（He、Ne、Ar）：通常价值高，要求泄漏率极低。密封系统需特别设计，可能采用干气密封或组合密封。氦气密度极低（空气的0.138倍），风机压力显著降低，可能需要特殊设计叶轮。

氢气(H₂)：密度极小（空气的0.07倍），极易泄漏，爆炸范围宽。风机需防爆设计，所有电气部件防爆等级至少ExdIIBT4。密封系统要求最高，通常采用双端面机械密封加隔离气系统。

混合无毒工业气体：需提供准确的气体成分和比例，计算平均分子量、比热比等参数，重新校核风机性能。特别注意可能存在的冷凝成分，防止液体带入风机。

六、选型与运行优化建议

6.1 选型基本原则

6.2 运行优化措施

七、结语

在轻稀土钕提纯这一精密化工过程中，离心鼓风机不仅是气体输送设备，更是保证产品质量、生产安全和能耗指标的关键环节。AII(Nd)852-2.11型单级双支撑加压风机以其结构稳定、维护方便的特点，在中等流量压力工况下表现出良好的适应性。然而，正确的选型、规范的维护和针对性的优化，才是充分发挥风机性能、保障长期稳定运行的根本。

随着稀土分离技术的不断进步，对风机的效率、可靠性和适应性提出了更高要求。未来，磁悬浮轴承、高速永磁电机、智能控制系统等新技术在稀土提纯风机的应用，将进一步提升设备性能，助力我国稀土产业的高质量发展。