轻稀土钕(Nd)提纯风机AII(Nd)1789-1.98技术解析与应用

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)1789-1.98、风机维修、工业气体输送、稀土矿选矿设备

第一章 轻稀土钕提纯工艺与风机需求概述

在稀土矿物加工领域，轻稀土（铈组稀土）中的钕(Nd)因其在永磁材料、激光晶体和特种合金中的关键应用，成为最具价值的稀土元素之一。钕的提纯过程通常包括矿石破碎、磨矿、浮选、焙烧、浸出和萃取分离等多个阶段，其中多个工序需要专用风机设备提供精确的气流控制。离心鼓风机作为核心动力设备，在浮选充气、烟气输送、气体循环和加压分离等环节发挥着不可替代的作用。

轻稀土提纯对风机设备有特殊要求：首先，工艺气体可能具有腐蚀性（如酸性烟气）、易爆性（如氢气）或高纯度要求（如惰性气体）；其次，提纯过程需要精确的压力和流量控制，波动范围通常要求保持在±2%以内；第三，设备需要适应连续化生产，年运行时间往往超过8000小时，可靠性要求极高；第四，稀土矿物处理环境中可能存在细微颗粒物，对风机密封和耐磨性能提出挑战。

针对这些需求，风机行业开发了多个专用系列，包括“C(Nd)”型系列多级离心鼓风机、“CF(Nd)”型系列专用浮选离心鼓风机、“CJ(Nd)”型系列专用浮选离心鼓风机、“D(Nd)”型系列高速高压多级离心鼓风机、“AI(Nd)”型系列单级悬臂加压风机、“S(Nd)”型系列单级高速双支撑加压风机以及本文重点介绍的“AII(Nd)”型系列单级双支撑加压风机。

第二章 AII(Nd)1789-1.98型风机技术规格与设计特点

2.1 型号解析与技术参数

AII(Nd)1789-1.98是专门为轻稀土钕提纯工艺设计的单级双支撑加压风机。根据风机命名规则：“AII”表示单级双支撑结构形式，“(Nd)”指明专用于钕提纯工艺，“1789”表示风机在设计工况下的流量为每分钟1789立方米，“-1.98”表示出风口压力为1.98个大气压（表压），进风口压力默认为1个大气压（绝对压力）。

该型号风机的主要技术参数包括：

2.2 结构设计与气流特性

AII(Nd)系列采用单级双支撑结构，这种设计结合了单级风机的高效性和双支撑转子的稳定性。风机由进口箱、叶轮、蜗壳、轴承箱、轴封装置和驱动系统等主要部件组成。叶轮采用后弯式设计，叶片数量为12-16片，采用高强度合金钢或钛合金材料制造，经过精密动平衡校正，残余不平衡量控制在G2.5级以内。

气动设计方面，AII(Nd)1789-1.98采用可控涡设计方法，通过优化叶片进口角、出口角和叶片型线，实现了宽广的高效区。其性能曲线具有平坦的特点，在流量变化时压力波动较小，非常适合需要稳定气源的稀土提纯工艺。风机喘振裕度大于15%，确保在工况波动时不会进入不稳定工作区。

2.3 材料选择与腐蚀防护

针对稀土提纯环境中可能存在的腐蚀性介质，AII(Nd)1789-1.98关键部件采用特殊材料：

对于输送含有酸性成分的工业烟气，与气体接触的表面还会施加耐酸涂层，如聚四氟乙烯(PTFE)衬里或玻璃鳞片涂层，确保设备在pH值3-11的介质中能够长期稳定运行。

第三章 风机核心部件详解

3.1 风机主轴与轴承系统

主轴是离心鼓风机的核心承载部件，AII(Nd)1789-1.98采用42CrMoA合金钢整体锻造，调质处理至硬度HRC28-32，轴颈表面经高频淬火处理，硬度达到HRC45-50，提高耐磨性。主轴直径根据临界转速计算确定，一阶临界转速高于工作转速的125%，避免共振风险。

轴承系统采用滑动轴承（轴瓦）设计，相比滚动轴承具有更高的承载能力和阻尼特性，更适合高速重载工况。轴瓦材料为巴氏合金（SnSb11Cu6），厚度3-5mm，浇铸在钢背瓦上。轴承间隙按主轴直径的千分之1.2-1.5控制，确保形成稳定的油膜。润滑系统采用强制循环油润滑，设有油压、油温和油位监测保护装置。

3.2 风机转子总成

转子总成包括叶轮、主轴、平衡盘（如有）和联轴器半体等旋转部件。叶轮与主轴采用过盈配合加键连接，配合过盈量根据转速和传递扭矩计算确定，通常为轴径的千分之1.2-1.8。装配时采用热装工艺，加热温度控制在180-220℃之间。

转子动平衡是确保风机平稳运行的关键，AII(Nd)1789-1.98要求进行多平面动平衡校正，最终残余不平衡量按公式“允许不平衡量=G×ω”计算，其中G为平衡精度等级（取2.5mm/s），ω为工作角速度。平衡后振动速度值≤2.8mm/s（RMS），符合ISO10816-3标准B级要求。

3.3 密封系统：气封、油封与碳环密封

密封系统防止介质泄漏和外部杂质侵入，AII(Nd)1789-1.98采用多级组合密封：

气封（迷宫密封）：位于叶轮轮盖和蜗壳之间，采用梳齿式迷宫密封结构，齿数通常为5-7道，齿尖间隙控制在0.25-0.35mm之间。密封材料为铝合金或铜合金，与主轴上的密封套（硬度更高的材料）形成摩擦副，避免损伤主轴。

油封：防止润滑油从轴承箱泄漏，采用双唇口骨架油封或机械密封。对于高速部位，更多使用非接触式螺旋密封或浮动环密封，减少摩擦功率损失。

碳环密封：作为辅助密封或用于特殊介质，由多个碳环串联组成，每个碳环由弹簧提供径向力，保持与轴的紧密接触。碳环材料为浸渍树脂或金属的石墨，具有自润滑特性，可在无液体润滑条件下工作。

3.4 轴承箱与润滑系统

轴承箱为铸铁或铸钢结构，设计有足够的刚性和散热面积。箱体内部设有导油槽和挡油环，确保润滑油均匀分布到轴瓦表面。轴承箱与蜗壳之间设有隔热腔，减少热量传递。

润滑系统包括主油箱、油泵、冷却器、过滤器和监控仪表。润滑油选用ISO VG46透平油，流量按公式“润滑油流量=轴承发热量÷（润滑油比热容×温升）”计算，通常温升控制在15-25℃范围内。系统设置双泵（一用一备），油过滤器精度10μm，确保油品清洁度达到NAS 7级或更高。

第四章 风机在钕提纯工艺中的应用

4.1 浮选工序应用

在轻稀土矿浮选工序，AII(Nd)1789-1.98可作为充气风机使用，为浮选槽提供微细气泡。风机出口压力1.98个大气压能够克服管道阻力和浆液静压，将空气均匀分散到矿浆中。流量1789m³/min可满足大型浮选机组（通常8-12槽串联）的气量需求。与专用浮选风机CF(Nd)和CJ(Nd)系列相比，AII(Nd)系列压力更高，适合深槽浮选或需要较高气泡表面能的场合。

2.2 焙烧烟气输送

稀土精矿焙烧过程中产生的烟气含有SO₂、HF等腐蚀性成分，温度可达300-450℃。AII(Nd)1789-1.98通过材料升级和冷却措施，可适应这一工况。具体改进包括：叶轮和蜗壳采用耐热不锈钢（如310S）；轴承箱增设水冷夹套；密封系统采用高温型碳环；进风口增设气体冷却器，将进气温度降至150℃以下。

4.3 惰性气体循环

在钕的还原和真空蒸馏工序，需要氩气等惰性气体保护。AII(Nd)1789-1.98输送惰性气体时需特别注意密封系统的改进，采用双端面干气密封或磁流体密封，将泄漏率控制在0.5%以下。同时，所有与气体接触的部件需进行深度清洁和钝化处理，防止污染高纯度气体。

4.4 与其他系列风机的对比应用

在完整的钕提纯生产线中，不同系列风机各司其职：

AII(Nd)系列则在压力1.5-2.5大气压、流量1000-3000m³/min的范围内具有最优性价比，是钕提纯主工艺线的首选机型。

第五章 风机维护与故障处理

5.1 日常检查与预防性维护

AII(Nd)1789-1.98的日常检查包括：

预防性维护计划包括：

5.2 常见故障诊断与处理

振动超标：可能原因包括转子不平衡、对中不良、轴承磨损或基础松动。处理步骤：首先检查地脚螺栓紧固情况；其次检测联轴器对中；最后在线动平衡或拆检转子。如果振动随负载增加而增大，可能是气动原因，检查进气管路是否顺畅，过滤器是否堵塞。

轴承温度高：可能原因包括润滑油不足、油质劣化、冷却效果差或轴承间隙不当。处理措施：检查油位和油压；化验润滑油品质；清洗油冷却器；检测轴承间隙，标准间隙计算公式为“直径间隙=轴颈直径×0.0012+0.02mm”。

压力不足：可能原因包括转速降低、进口过滤器堵塞、密封间隙过大或叶轮磨损。排查顺序：检查电机转速和电压；清洁或更换过滤器；测量密封间隙，超过设计值50%需更换；检查叶轮直径，磨损超过原始直径2%需修复或更换。

异常噪声：高频啸叫声可能来自密封摩擦；周期性撞击声可能来自叶片与异物碰撞；气动噪声可能是喘振前兆。喘振判断公式为“当前压力比设计压力高出15%且流量低于设计流量70%”。发生喘振应立即打开旁通阀或降低系统压力。

5.3 大修技术与质量标准

AII(Nd)1789-1.98大修周期通常为3-5年或运行24000-40000小时，主要工作包括：

拆卸与检查：按照“先外后内，先上后下”原则拆卸，记录原始数据。重点检查：叶轮裂纹（渗透探伤）；主轴直线度（不大于0.02mm/m）；轴瓦巴氏合金层是否脱壳（敲击听音）；密封件磨损量。

零件修复与更换：

装配与调试：