轻稀土钕(Nd)提纯风机技术详解：以AII(Nd)2516-1.65型为核心的系统解析

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)2516-1.65、风机维修、工业气体输送、稀土冶炼专用设备

一、引言：稀土提纯工艺中的风机关键技术

稀土元素作为现代高科技产业的“维生素”，其提纯分离工艺对设备性能有着极高要求。在轻稀土（铈组稀土）钕(Nd)的提纯过程中，离心鼓风机承担着气体输送、压力提供、工艺循环等关键职能。钕元素的分离通常采用溶剂萃取、离子交换或还原蒸馏等工艺，这些工艺对气体的压力稳定性、纯度控制和流量精度都有着特殊要求。专用离心鼓风机通过提供稳定可靠的气流动力，确保稀土分离反应的连续性和效率，直接影响最终产品的纯度和回收率。

本文将系统阐述稀土矿提纯用离心鼓风机的基础知识，重点解析AII(Nd)2516-1.65型单级双支撑加压风机的技术特性，并全面介绍风机核心配件、维修保养要点以及不同工业气体输送的技术考量，为从事稀土冶炼的技术人员提供实用参考。

二、稀土提纯专用离心鼓风机系列概述

稀土冶炼行业根据不同的工艺环节和气体介质，开发了多个专用风机系列，每个系列都有其特定的设计参数和应用场景。

2.1 C(Nd)型系列多级离心鼓风机

C(Nd)型系列多级离心鼓风机采用多级叶轮串联设计，每级叶轮都能对气体进行增压，适用于需要较高压力但流量相对较小的工艺环节。在钕提纯工艺中，这类风机常用于萃取塔的气体搅拌和循环系统，能够提供稳定持续的压力输出。多级设计使得风机能够在较宽的工况范围内保持较高效率，特别适合稀土分离过程中压力需求变化较大的情况。

2.2 CF(Nd)与CJ(Nd)型系列专用浮选离心鼓风机

CF(Nd)型和CJ(Nd)型风机专门针对稀土矿石浮选工艺设计。浮选是稀土矿物初步富集的重要方法，需要风机提供大量微细气泡以实现矿物与脉石的有效分离。这两种风机在气液混合效率、气泡尺寸控制方面有特殊设计，能够产生均匀稳定的微细气泡群，提高浮选选择性和回收率。CF型侧重大气量中压输送，CJ型则更注重低压大流量特性，用户可根据具体浮选槽型和工艺要求选择。

2.3 D(Nd)型系列高速高压多级离心鼓风机

D(Nd)系列采用高速转子设计，转速可达每分钟数万转，配合多级增压结构，能够产生较高的出口压力。以D(Nd)300-1.8型为例，“D”表示D系列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”表示出口压力为1.8个大气压。如果没有斜杠符号，则表示进口压力为1个大气压。这类风机通常与跳汰机等重选设备配套使用，在钕矿的粗选阶段提供必要的气动支持。

2.4 AI(Nd)与S(Nd)型系列加压风机

AI(Nd)型为单级悬臂加压风机，结构紧凑，适用于空间受限的安装环境。S(Nd)型为单级高速双支撑加压风机，采用两端支撑设计，转子稳定性更好，适合高转速工况。这两种风机在稀土提纯的后段工艺中应用较多，如气体保护、气氛调节等环节。

三、AII(Nd)2516-1.65型单级双支撑加压风机详解

3.1 型号解读与技术参数

AII(Nd)2516-1.65型风机是专门为轻稀土钕提纯工艺设计的单级双支撑加压设备。型号中“AII”表示单级双支撑加压风机系列，“Nd”表示适用于钕元素提纯工艺，“2516”中“25”代表进口直径为250毫米，“16”表示叶轮直径为1600毫米，“-1.65”表示设计出口压力为1.65个大气压。

该风机设计流量范围为200-400立方米/分钟，工作转速为2950转/分钟，配备功率为315千瓦的防爆电机，适用于输送空气、氮气、氩气等多种工艺气体。进气温度范围为-20℃至80℃，可在稀土冶炼厂的多种环境条件下稳定运行。

3.2 结构特点与优势

AII(Nd)2516-1.65采用单级双支撑结构，即叶轮位于两个轴承之间，这种布局使转子具有更好的动平衡性和运行稳定性。与悬臂结构相比，双支撑设计能够承受更大的轴向和径向载荷，减少轴挠度，延长机械密封和轴承的使用寿命。

风机壳体采用铸铁材质，内表面经过防腐处理，能够抵抗稀土冶炼过程中可能出现的腐蚀性气体。叶轮采用高强度铝合金或不锈钢制造，经过精密动平衡测试，确保在高转速下运行平稳。进、出口法兰按照国家标准设计，便于管道连接和系统集成。

3.3 在钕提纯工艺中的应用

在钕的溶剂萃取工艺中，AII(Nd)2516-1.65风机主要用于萃取槽的气体搅拌系统。通过向萃取槽底部注入适量气体，形成均匀细小的气泡，增加有机相与水相的接触面积，提高传质效率。风机提供的稳定压力确保气泡大小和分布的一致性，这对钕与其他稀土元素的分离选择性至关重要。

在还原蒸馏工艺中，该风机用于提供保护性气氛或输送反应气体。钕金属的制备通常采用氟化钕镁热还原法，需要在惰性气氛下进行。AII(Nd)2516-1.65能够稳定输送氩气等保护气体，维持反应室内适当的气压和纯度，确保还原反应的顺利进行。

四、风机核心配件详解

4.1 风机主轴

主轴是离心风机的核心转动部件，承受着叶轮的重量、气体力以及传动扭矩。AII(Nd)2516-1.65的主轴采用42CrMo合金钢锻造，经调质处理获得良好的综合机械性能。主轴加工精度要求极高，各轴段的同轴度误差不超过0.01毫米，表面粗糙度达到Ra0.8以上。主轴与叶轮的配合采用过盈配合加键连接，确保在高转速下不会松动。

4.2 风机轴承与轴瓦

AII(Nd)2516-1.65采用滑动轴承设计，轴承材料为巴氏合金（锡锑铜合金）轴瓦。巴氏合金具有良好的嵌入性和顺应性，能够在少量异物进入时嵌入合金中，防止轴颈损伤。轴承采用压力润滑系统，润滑油在进入轴承前经过过滤和冷却，确保润滑效果。

轴瓦与轴颈的间隙需要精确控制，一般为轴颈直径的0.1%-0.15%。间隙过大会导致振动加剧，间隙过小则可能引起发热甚至烧瓦。安装时需要测量并调整轴承间隙，确保在允许范围内。

4.3 风机转子总成

转子总成包括主轴、叶轮、平衡盘、联轴器等部件。叶轮是转子的核心部件，AII(Nd)2516-1.65采用后弯叶片设计，叶片数为12片，这种设计效率高、工作范围宽。叶轮制造完成后需要进行静平衡和动平衡测试，残余不平衡量需控制在G2.5级以内。

平衡盘位于叶轮后方，用于平衡部分轴向力，减少推力轴承的负荷。转子组装完成后，整体进行高速动平衡测试，确保在工作转速下振动值符合标准。

4.4 密封系统：气封、油封与碳环密封

离心风机的密封系统防止气体泄漏和外部杂质进入，对稀土提纯工艺尤为重要。

气封通常采用迷宫密封，由一系列环形齿片组成，形成曲折的泄漏路径，减少气体泄漏量。在AII(Nd)2516-1.65中，气封间隙一般控制在0.2-0.4毫米之间。

油封用于防止润滑油从轴承箱泄漏，常用的是骨架油封或机械密封。在高速风机中，更多采用机械密封，密封效果更好，寿命更长。

碳环密封是一种非接触式密封，由多个碳环组成，靠弹簧力紧贴密封面，形成微小间隙。碳环具有良好的自润滑性和耐高温性，在稀土提纯风机中应用广泛，特别适用于含有微量腐蚀性气体的场合。

4.5 轴承箱

轴承箱是支撑转子并容纳轴承、密封的部件。AII(Nd)2516-1.65的轴承箱为铸铁结构，内部有润滑油通道和冷却水夹套。轴承箱设计时需考虑热膨胀因素，确保在不同温度下都能保持正确的对中。箱体上设有多个监测孔，可安装温度、振动传感器，实时监测轴承运行状态。

五、风机维修与保养

5.1 日常维护要点

风机日常维护包括定期检查润滑油位和质量、监测轴承温度和振动、检查密封泄漏情况等。润滑油应每三个月取样分析一次，检查粘度变化、含水量和杂质含量。轴承温度一般不超过70℃，温升不超过40℃。振动值应定期监测并记录趋势，异常增加往往是故障前兆。

对于输送特殊气体的风机，还需检查气体过滤器，防止杂质进入风机内部。进气管道应定期排污，排除冷凝液和固体颗粒。

5.2 常见故障诊断与处理

振动超标是离心风机常见故障，可能原因包括转子不平衡、轴承损坏、对中不良、基础松动等。处理时需要先测量振动频率和相位，判断故障类型，再相应地进行平衡校正、更换轴承或重新对中。

轴承温度过高可能由润滑油不足、油质恶化、冷却系统故障或轴承损坏引起。需要检查润滑系统各环节，必要时更换润滑油或轴承。

风量风压不足可能是滤网堵塞、密封间隙过大、转速下降或叶轮磨损导致。应检查进气系统、测量密封间隙、检查电机转速，必要时更换叶轮或调整密封。

5.3 大修要点与装配精度

风机大修一般每运行20000-30000小时进行一次，包括全面拆卸、检查、更换磨损件和重新装配。

拆卸时应做好标记，记录各部件原始位置。检查主轴直线度，全长弯曲不应超过0.03毫米。测量叶轮口环、轴套等部件的磨损量，超过允许值需更换。

装配时要严格控制各部位间隙：轴承间隙控制在轴颈直径的0.1%-0.15%；气封间隙0.2-0.4毫米；叶轮与进气口的轴向间隙1-2毫米。转子装入后需测量轴窜量，一般控制在0.3-0.5毫米。

装配完成后，必须重新进行动平衡测试，确保振动值合格。最后进行试运行，先空载运行2小时，检查各项参数正常后再加载运行。

六、工业气体输送特殊考量

6.1 不同气体的物理特性与风机选型

稀土提纯过程中涉及多种工业气体，每种气体都有不同的物理特性，需要针对性地选择风机类型和材料。

氧气(O₂)具有助燃性，输送氧气的风机必须彻底脱脂，所有零件清洗后不得有任何油污。密封系统需特别设计，防止润滑油进入气体侧。材料选择上，避免使用在富氧环境下易燃的材料。

氢气(H₂)密度小、易泄漏、易燃易爆。输送氢气的风机需要更高的密封要求，通常采用干气密封或双端面机械密封。转子设计要考虑氢气的低密度特性，通常需要更高的转速才能达到所需压力。

二氧化碳(CO₂)在高压低温下可能液化，风机设计需确保工作点远离液化区。CO₂遇水形成碳酸，有一定腐蚀性，材料需考虑耐蚀性。

惰性气体如氦(He)、氖(Ne)、氩(Ar)化学性质稳定，但氦气分子小极易泄漏，需要更精密的密封系统。

6.2 气体纯度保持技术

稀土提纯对气体纯度要求极高，微量的杂质可能影响产品质量。风机在设计和使用中需采取多种措施保持气体纯度：

首先，风机内部表面进行特殊处理，减少气体吸附和释放。不锈钢部件通常进行电解抛光，减少表面积和吸附点。

其次，密封系统采用双密封设计，内侧为工艺气体密封，外侧为缓冲气密封，两密封之间通入高纯度氮气作为缓冲，确保工艺气体不受污染。

润滑油系统与气体系统完全隔离，采用磁力传动或同步齿轮等无接触传动方式，避免润滑油污染气体。

6.3 安全防护措施

输送不同气体需要相应的安全措施：可燃气体风机需防爆设计，包括防爆电机、静电接地、氮气吹扫系统等；有毒气体风机需双密封加泄漏检测报警；高压气体风机需安全阀、压力检测和自动停机保护。

AII(Nd)2516-1.65型风机可根据输送气体性质选配相应的安全装置，确保在稀土提纯过程中的安全运行。

七、结语

离心鼓风机作为稀土提纯工艺中的关键设备，其性能直接影响钕等轻稀土元素的分离效率和产品质量。AII(Nd)2516-1.65型单级双支撑加压风机针对稀土冶炼的特殊需求设计，在结构合理性、运行稳定性和维护便利性方面都有显著优势。正确选择、使用和维护风机，了解不同工业气体输送的特殊要求，对保障稀土提纯生产的连续稳定、提高经济技术指标具有重要意义。

随着稀土材料在高新技术领域应用的不断拓展，对稀土纯度要求越来越高，相应的提纯设备也将向更高精度、更高可靠性、更智能化的方向发展。风机技术作为其中的重要一环，需要不断创新和完善，以满足稀土产业高质量发展的需求。