轻稀土钕(Nd)提纯专用离心鼓风机基础技术解析:以AII(Nd)1211-1.90型风机为例

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)1211-1.90、风机维修、工业气体输送、稀土冶炼装备

一、稀土冶炼与离心鼓风机技术概述

在稀土元素分离提纯工艺中，离心鼓风机作为关键气体输送与加压设备，其性能直接影响到生产效率和产品质量。轻稀土（铈组稀土）主要包括镧、铈、镨、钕、钷、钐等元素，其中钕(Nd)作为高性能永磁材料的主要成分，其提纯工艺对气体输送设备的稳定性、密封性和耐腐蚀性提出了特殊要求。

稀土矿提纯过程中，鼓风机主要用于以下几个方面：浮选工序的气体供应、萃取分离过程中的惰性气体保护、煅烧工序的助燃空气输送以及尾气处理系统的气体循环。根据工艺流程的不同阶段，需要选用不同系列、不同参数的鼓风机设备。

二、轻稀土钕提纯专用风机系列介绍

在轻稀土钕提纯生产线上，根据工艺要求的不同，主要使用以下几类专用离心鼓风机：

1. “C(Nd)”型系列多级离心鼓风机

该系列风机采用多级叶轮串联设计，每级叶轮都对气体做功，逐级提高气体压力。其特点是压力提升平稳、效率较高、适用于需要中等压力但流量相对稳定的工艺环节。在钕提纯中，常用于原料预处理工序的气体输送。

2. “CF(Nd)”与“CJ(Nd)”型系列专用浮选离心鼓风机

这两种风机专门为浮选工序设计。浮选是稀土矿物分离的重要步骤，需要稳定、可调的气流产生合适大小的气泡。CF系列注重耐腐蚀设计，适用于有化学药剂的环境；CJ系列则强调流量调节的精确性，可根据矿物性质实时调整气量。

3. “D(Nd)”型系列高速高压多级离心鼓风机

该系列风机转速高、单级压比大，通过较少级数即可实现较高压力输出。以“D(Nd)300-1.8”型风机为例，“D”表示D系列高速高压多级离心鼓风机；“300”表示额定流量为每分钟300立方米；“-1.8”表示出风口压力为1.8个大气压（表压），即绝对压力约为2.8个大气压。该型号用于输送空气，与跳汰机配套选型确定；进风口压力默认为1个大气压（如无特殊标注）。这类风机适用于需要较高气体压力的萃取分离或气体保护工序。

4. “AI(Nd)”型系列单级悬臂加压风机

采用悬臂式转子设计，结构紧凑，维护方便。适用于压力要求不高但空间受限的场合，常用于小型钕提纯生产线或辅助工序。

5. “S(Nd)”型系列单级高速双支撑加压风机

该系列风机转子两端均有支撑，运行稳定性高，适用于高速运转场合。其特点是振动小、噪音低，对轴承系统要求较高，常用于需要洁净气体输送的精密分离工序。

6. “AII(Nd)”型系列单级双支撑加压风机

这是本文重点介绍的机型，采用单级叶轮配双支撑结构，兼顾了结构刚性和运行稳定性。与S系列相比，AII系列更注重在中等转速下的高效稳定运行，是钕提纯生产线中应用最广泛的机型之一。

三、AII(Nd)1211-1.90型风机详解

3.1 型号解析与技术参数

AII(Nd)1211-1.90型风机的型号含义如下：

该风机主要设计参数：

3.2 结构特点与工作原理

AII(Nd)1211-1.90型风机采用轴向进气、径向出气的单级离心式设计。气体从进气管进入进气室，经导流器引导后轴向进入叶轮。在高速旋转的叶轮作用下，气体获得动能和压力能，从叶轮出口排出后进入蜗壳，将部分动能转化为压力能，最后从出气管排出。

该风机的双支撑结构是指叶轮安装在主轴中部，主轴两端由两个独立的轴承箱支撑。这种设计大大降低了主轴的挠度，提高了临界转速，使风机能够在更宽的转速范围内稳定运行。对于钕提纯工艺中可能出现的负载波动，这种结构具有更好的适应性。

3.3 材料选择与防腐设计

针对稀土冶炼环境的特点，AII(Nd)1211-1.90型风机的关键部件采用了特殊材料：

四、风机核心部件详解

4.1 风机主轴系统

主轴是传递动力、支撑旋转部件的核心零件。AII(Nd)1211-1.90型风机的主轴采用高强度合金钢整体锻造，经调质处理获得良好的综合机械性能。主轴的设计需要考虑以下因素：

主轴上安装叶轮、联轴器等部件的位置都有严格的公差要求，叶轮安装部位通常采用过盈配合加键连接的双重固定方式，确保在高转速下不会发生松动。

4.2 轴承与轴瓦系统

AII(Nd)1211-1.90型风机采用滑动轴承（轴瓦）作为主要支撑形式。滑动轴承具有承载能力强、阻尼性能好、寿命长等优点，特别适用于高速重载的离心鼓风机。

轴瓦通常采用巴氏合金衬层，这种材料具有良好的嵌入性和顺应性，能够适应主轴的微小偏斜和振动。轴瓦的设计需要考虑：

轴承箱作为轴承的支撑和润滑油容器，其设计需要保证良好的刚度和密封性。轴承箱内设置有温度传感器和振动传感器，实时监控轴承的工作状态。

4.3 风机转子总成

转子总成包括主轴、叶轮、平衡盘、联轴器等旋转部件的组合体。动平衡精度直接影响到风机的振动水平和轴承寿命。AII(Nd)1211-1.90型风机的转子在组装完成后需要进行高速动平衡，剩余不平衡量需控制在G2.5级以内（根据ISO 1940标准）。

叶轮作为转子的核心部件，其设计采用后弯式叶片，这种叶型虽然单级压比较低，但效率高、工作范围宽、性能曲线平坦，更适合工艺参数可能变化的稀土提纯应用。

4.4 密封系统

密封系统对于保持风机效率、防止介质泄漏至关重要。AII(Nd)1211-1.90型风机采用多重密封组合：

气封：在叶轮入口处设置迷宫密封，利用多次节流原理减小内部泄漏。迷宫密封的间隙通常控制在0.3-0.5毫米，既保证密封效果，又避免与旋转部件接触。

油封：在轴承箱端部采用骨架油封或机械密封，防止润滑油泄漏和外部杂质进入。

碳环密封：在轴穿过机壳的位置采用碳环密封，这种密封具有自润滑性、耐高温和良好的追随性，特别适用于有轻微轴振动的场合。碳环密封由多个碳环组成，每个环在弹簧作用下与轴保持均匀接触，形成多级密封效果。

4.5 轴承箱设计

轴承箱不仅是轴承的支撑，还承担着润滑系统的功能。AII(Nd)1211-1.90型风机的轴承箱采用强制润滑方式，配有独立的油站。油站包括油箱、油泵、冷却器、过滤器等组件，确保轴承在各种工况下都能获得清洁、温度适宜的润滑油。

轴承箱的设计要点包括：

五、输送工业气体的特殊考虑

在轻稀土钕提纯过程中，风机可能需要输送多种工业气体，每种气体都有不同的特性要求：

5.1 空气输送

最常规的工况，需要注意空气中的粉尘含量。在进气口需要设置过滤器，防止固体颗粒进入风机损坏叶轮和密封。

5.2 惰性气体（氮气N₂、氩气Ar、氦气He）

这些气体常用于保护性气氛，防止稀土材料氧化。输送惰性气体时需要注意：

5.3 氧气O₂输送

氧气是强氧化剂，对材料的安全使用有严格要求：

5.4 氢气H₂输送

氢气分子量小、密度低，容易泄漏且易燃易爆：

5.5 二氧化碳CO₂输送

二氧化碳在一定条件下可能形成干冰，或与水结合形成碳酸腐蚀金属：

5.6 工业烟气输送

稀土冶炼过程中产生的烟气可能含有腐蚀性成分和固体颗粒：

AII(Nd)1211-1.90型风机针对不同的输送介质，可以提供不同的材料选择和密封方案，用户在选择时需要明确使用条件，以便制造商提供最合适的配置。

六、风机维护与故障处理

6.1 日常维护要点

为了保证AII(Nd)1211-1.90型风机的长期稳定运行，需要建立系统的维护制度：

每日检查：

每月检查：

年度大修：

6.2 常见故障与处理

振动过大：
可能原因：转子不平衡、轴承损坏、对中不良、基础松动
处理方法：检查并重新平衡转子；更换轴承；重新对中；紧固地脚螺栓

轴承温度过高：
可能原因：润滑油不足或变质；冷却系统故障；轴承间隙不当；过载运行
处理方法：检查油质和油量；检修冷却器；调整轴承间隙；检查负载情况

风量不足：
可能原因：进气过滤器堵塞；密封间隙过大导致内泄漏；转速下降；管网阻力增加
处理方法：清洁或更换过滤器；调整密封间隙；检查驱动系统；检查管网系统

异常噪音：
可能原因：喘振；叶片磨损；异物进入；轴承损坏
处理方法：调整操作点远离喘振区；检查并修复叶轮；清理异物；更换轴承

6.3 大修注意事项

当风机运行一定时间（通常为2-3年或24000运行小时）后，需要进行全面大修：

七、选型与运行优化

7.1 选型原则

为钕提纯工艺选择风机时，需要考虑以下因素：

AII(Nd)1211-1.90型风机适用于中等流量、中等压力要求的钕提纯工序，如浮选气体供应、保护性气氛输送等。对于更高压力要求的工序，可考虑D系列多级风机；对于小流量场合，AI系列可能更经济。

7.2 运行优化建议

八、结语

离心鼓风机作为轻稀土钕提纯工艺中的关键设备，其选型、使用和维护直接影响生产效率和产品质量。AII(Nd)1211-1.90型风机凭借其合理的双支撑结构、可靠的密封系统和良好的材料选择，在钕提纯生产中表现出优异的性能。

随着稀土材料需求的不断增长和环保要求的提高，对提纯设备的要求也在不断提升。未来，稀土提纯专用风机将朝着更高效率、更智能化、更长寿命的方向发展。作为风机技术人员，我们需要不断学习新技术、新工艺，为稀土行业提供更优质的装备支持。