轻稀土钕(Nd)提纯风机:AII(Nd)2523-1.72型离心鼓风机技术解析

作者：王军（139-7298-9387）

关键词：轻稀土钕提纯、AII(Nd)2523-1.72离心鼓风机、稀土矿提纯风机、风机配件维修、工业气体输送、离心鼓风机技术

一、引言：稀土提纯工艺中的关键动力设备

在轻稀土（铈组稀土）提纯工艺中，钕（Nd）作为重要的稀土元素，其分离提纯过程需要精密的气体输送与压力控制系统。离心鼓风机作为该流程中的核心动力设备，承担着为浮选、分离、输送等工序提供稳定气源的关键任务。稀土矿提纯工艺对鼓风机的性能要求极为严格，不仅需要稳定的流量和压力输出，还需适应腐蚀性、高温或特殊成分的工业气体环境。本文将以AII(Nd)2523-1.72型单级双支撑加压风机为重点，系统阐述稀土钕提纯专用离心鼓风机的技术特性、配件组成、维修要点及工业气体输送适应性，为相关技术人员提供全面的参考。

二、稀土提纯工艺对离心鼓风机的特殊要求

轻稀土钕的提纯通常采用溶剂萃取、离子交换、浮选分离等工艺，这些过程往往需要控制气氛环境、输送反应气体或提供气动动力。风机在其中的作用包括：为浮选机提供均匀气泡所需的气源、输送保护性气体（如氮气、氩气）防止氧化、排放工艺废气以及为气动设备提供动力。这些应用场景对风机提出了特殊要求：

针对这些要求，稀土提纯专用风机形成了多个系列，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本文重点介绍的AII(Nd)型单级双支撑加压风机。

三、AII(Nd)2523-1.72型风机技术详解

3.1 型号命名规则解析

“AII(Nd)2523-1.72”这一完整型号包含了丰富的信息：

作为对比，参考型号“D(Nd)300-1.8”中，“D”表示高速高压多级离心鼓风机，“300”表示流量为每分钟300立方米，“-1.8”表示出风口压力1.8个大气压。这种命名体系直观地反映了风机的系列、适用工艺、流量和压力参数。

3.2 结构特点与工作原理

AII(Nd)2523-1.72型风机采用单级叶轮、双轴承支撑的结构布局，其主要组成部分包括：

进气室：采用渐缩流道设计，使气体平稳加速进入叶轮，减少进口涡流损失。针对稀土工艺气体可能含微量粉尘的特点，进气室设置检查口和排水口。

叶轮：作为核心做功部件，采用后弯式叶片设计，兼顾效率与稳定运行区间。叶片数、出口角等参数针对1.72个大气压的压升需求优化。材料通常选用马氏体不锈钢或双相不锈钢，兼顾强度与耐腐蚀性。

机壳：蜗壳式结构，收集从叶轮排出的气体并将其动能转化为压力能。蜗壳截面沿气流方向逐渐扩大，符合气体流动规律。针对稀土气体可能存在的腐蚀性，机壳内表面可进行防腐处理。

传动系统：电机通过联轴器直接驱动主轴，结构简单可靠。根据工艺需求，也可配置变频器实现流量调节。

该风机的工作原理基于离心力原理：电机驱动叶轮高速旋转，气体从轴向进入叶轮，在叶片作用下获得动能和压能，从叶轮径向排出后进入蜗壳，部分动能进一步转化为压力能，最终达到1.72个大气压的输出压力。

3.3 性能参数与应用场景

AII(Nd)2523-1.72型风机的设计点通常为：

在钕提纯工艺中，AII(Nd)2523-1.72型风机主要应用于：

四、风机关键配件技术说明

4.1 风机主轴

主轴是传递扭矩、支撑转子的核心零件。AII(Nd)型风机主轴采用优质合金钢（如42CrMo）锻制，经调质处理获得高强度和高韧性。主要技术要求包括：

4.2 风机轴承与轴瓦

AII(Nd)2523-1.72采用滑动轴承（轴瓦）而非滚动轴承，主要原因在于滑动轴承具有更好的阻尼特性、更高的承载能力和更长的使用寿命，特别适合连续运行的工业风机。

轴瓦材料：常用锡基巴氏合金（白合金）衬层，厚度1-3毫米，背材为低碳钢。巴氏合金具有良好的嵌入性、顺应性和抗胶合能力，能够适应主轴的微小变形和不对中。

轴瓦结构：水平剖分式，便于安装和检修。瓦背与轴承座采用过盈配合，保证良好导热。瓦面开设油槽，确保润滑油膜形成。

润滑系统：采用强制循环润滑，油泵将润滑油经冷却器、过滤器送至轴承，形成动压油膜，将轴“浮起”，实现非接触旋转。供油压力通常为0.1-0.3MPa，进油温度控制在35-45°C。

4.3 风机转子总成

转子总成包括主轴、叶轮、平衡盘、联轴器半体等旋转部件的组合体，是风机的心脏。

叶轮：闭式后弯叶轮，叶片、前盘、后盘焊接成型，经去应力退火。叶轮单独做超速试验（通常为工作转速的115%）和动平衡校正，精度等级达到G2.5级。

平衡校正：转子总成在动平衡机上做双面动平衡，在轴承位置测量的振动速度小于2.8mm/s。平衡块添加在叶轮后盘或平衡盘上，采用焊接或螺钉固定。

对中要求：转子与电机转子的对中误差控制在径向0.05mm、轴向0.02mm以内，采用激光对中仪精确校正。

4.4 密封系统

密封系统防止气体泄漏和润滑油进入流道，对稀土提纯风机尤为重要。

气封（迷宫密封）：安装在叶轮进口和机壳间，采用多道迷宫齿结构，齿间形成节流效应，减少内部泄漏。齿尖与轴套间隙控制在0.3-0.5mm，既减少泄漏又避免摩擦。

碳环密封：用于轴端密封，特别适用于不允许润滑油污染工艺气体的场合。多个碳环串联安装，每个环由3-4个弧段组成，靠弹簧箍紧在轴上。碳环具有自润滑性，允许干运转，耐磨性好。密封气体可通入微正压的氮气，既阻止工艺气体外泄，又防止空气吸入。

油封：防止轴承箱润滑油外泄，采用骨架油封或机械密封。对于高速风机，常采用双道油封，中间设回油孔。

4.5 轴承箱

轴承箱是容纳轴承、提供润滑的壳体部件。AII(Nd)型采用整体铸造轴承箱，材料为HT250灰铸铁或铸钢。设计要点包括：

五、风机维修与维护要点

5.1 日常维护

5.2 定期检修

小修（每6个月）：

中修（每2-3年）：

大修（每5-8年或根据状态监测结果）：

5.3 常见故障处理

振动超标：

轴承温度高：

性能下降：

气体泄漏：

六、工业气体输送适应性说明

稀土提纯工艺涉及多种工业气体，AII(Nd)系列风机通过材料选择、密封配置和结构优化，能够适应不同气体的输送需求。

6.1 气体类型与风机适配性

空气：标准工况气体，风机性能曲线基于空气介质（密度1.2kg/m³）制定。输送空气时无需特殊改造。

工业烟气：可能含SO₂、NOx、粉尘等成分。需加强进气过滤，过流部件采用耐酸钢（如316L），密封系统考虑负压防泄漏设计，必要时机壳内衬防腐层。

二氧化碳（CO₂）：密度大于空气（约1.98kg/m³），相同转速下风机压升会增加，需校核电机功率。CO₂遇水呈酸性，应注意气体干燥和材料耐腐蚀性。

氮气（N₂）、氩气（Ar）：惰性气体，化学性质稳定。主要注意密封性，防止空气渗入污染气体纯度。碳环密封通入同种气体作缓冲气效果良好。

氧气（O₂）：强氧化性气体，所有与氧气接触的零件必须彻底脱脂，避免油污。叶轮和机壳通常采用不锈钢，轴承箱与流道间需加强密封，防止润滑油渗入。运行中严格控制温升，避免局部过热。

氢气（H₂）：密度小（约0.09kg/m³），相同压升所需功小，但易泄漏、易爆炸。需采用双端面干气密封或特殊迷宫密封，外壳防静电接地，电气设备防爆等级达标。转子设计需考虑氢气的低密度特性。

氦气（He）、氖气（Ne）：稀有气体，价值高，密封要求极高。通常采用多级碳环密封或磁流体密封，最大限度减少泄漏。风机壳体可设计为负压收集系统，回收泄漏气体。

混合无毒工业气体：根据具体成分确定材料兼容性和密封方案。混合气体密度可能与空气不同，需重新计算性能曲线。

6.2 气体参数换算

当输送气体不是空气时，风机性能需进行换算。主要换算关系：

流量：风机输送的体积流量基本不变（略有变化因气体可压缩性），但质量流量与气体密度成正比。

压力：风机产生的压比（出口绝对压力/进口绝对压力）基本不变，但压差（出口压力-进口压力）与进口密度成正比。

功率：轴功率与气体密度成正比，与进口绝对温度成反比。

具体换算公式可描述为：当气体密度变化时，保持转速不变，体积流量基本不变，压比基本不变，轴功率与气体密度成正比变化，效率基本不变。这些换算关系在选择风机和配套电机时至关重要。

6.3 特殊气体输送的配置调整

针对不同气体，AII(Nd)风机可做以下配置调整：

材料升级：腐蚀性气体采用不锈钢或镍基合金；氧气用铜合金或不锈钢并严格脱脂；氢气环境避免铜材料（防氢脆）。

密封强化：贵重或危险气体采用串联密封、干气密封或磁流体密封；增加泄漏监测和回收系统。

安全附件：可燃气体配防爆电机和静电接地；毒性气体配负压罩和泄漏报警；高压气体配安全阀和爆破片。

监测扩展：除常规振动、温度监测外，增加气体纯度分析、泄漏检测、氧含量监测等。

七、结论与展望

AII(Nd)2523-1.72型单级双支撑加压风机作为轻稀土钕提纯工艺中的关键设备，通过针对性的设计，在结构可靠性、密封有效性、材料兼容性和维护便利性等方面满足了稀土生产的特殊要求。其双支撑结构提供了良好的转子刚性，1.72个大气压的输出压力适合中等压力的工艺需求，而针对不同工业气体的适应性配置使其能够广泛应用于钕提纯的各个环节。

随着稀土提纯技术向高效、绿色、智能化发展，未来稀土提纯风机将呈现以下趋势：

对于风机技术人员而言，深入理解AII(Nd)2523-1.72等专用风机的原理、结构和维护要点，掌握不同工业气体输送的技术要求，是保障稀土提纯生产线稳定高效运行的基础。通过科学的选型、正确的安装、精心的维护和及时的维修，这些风机设备将在稀土这一战略资源的提纯生产中发挥不可替代的作用。