轻稀土钕(Nd)提纯风机AII(Nd)1238-2.17技术解析与应用

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轻稀土钕(Nd)提纯风机AII(Nd)1238-2.17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)1238-2.17、风机维修、工业气体输送、稀土矿选矿设备

一、稀土矿提纯与离心鼓风机技术概述

稀土元素作为现代高科技产业不可或缺的战略资源，其提纯工艺对设备提出了特殊要求。在轻稀土（铈组稀土）提取过程中，钕(Nd)的分离与提纯是关键环节，需要专用风机提供稳定可靠的气体输送与压力支持。离心鼓风机因其高效率、大流量和可调节性强等特点，成为稀土冶炼、浮选、萃取等工序的核心动力设备。

稀土矿提纯工艺通常包括矿石破碎、选矿、焙烧、酸浸、萃取分离等步骤，这些过程中需要输送空气、工艺气体或提供气源支持浮选、流态化等操作。针对不同工艺环节的气体压力、流量、介质特性要求，开发了多个系列专用离心鼓风机，形成了完整的稀土提纯风机装备体系。

二、轻稀土钕(Nd)提纯专用风机系列介绍

1. C(Nd)型系列多级离心鼓风机

C(Nd)系列多级离心鼓风机采用多级叶轮串联设计，每级叶轮都能提高气体压力，最终达到较高的出口压力。该系列风机适用于需要中等至高压力、大流量的稀土分离工序，如氧化焙烧炉的助燃空气供应、流态化床的气源提供等。其多级设计使得在相同转速下能获得比单级风机更高的压比，同时效率曲线相对平缓，能适应工艺参数的一定波动。

2. CF(Nd)与CJ(Nd)型系列专用浮选离心鼓风机

浮选是稀土矿选矿的关键工序，CF(Nd)和CJ(Nd)系列风机专门为此开发。浮选过程需要稳定、可调的空气供应以产生适宜的气泡，气泡附着在稀土矿物颗粒表面使其上浮分离。这两系列风机具有流量调节范围宽、压力稳定、抗堵塞设计等特点，能适应浮选药剂环境，确保浮选槽内气泡大小和分布均匀，直接影响稀土精矿品位和回收率。

3. D(Nd)型系列高速高压多级离心鼓风机

D(Nd)系列是高速高压多级离心鼓风机，典型型号如D(Nd)300-1.8。型号中“D”代表D系列高速高压多级离心鼓风机；“300”表示设计流量为每分钟300立方米；“-1.8”表示出风口压力为1.8个大气压（表压）。若没有“/”符号，则表示进风口压力为1个大气压（绝对压力）。该系列风机转速高、单级压比大，适用于需要高压气体的稀土萃取分离、气体保护等工序，特别是与跳汰机等重力选矿设备配套时，能提供稳定高压气源。

4. AI(Nd)型系列单级悬臂加压风机

AI(Nd)系列采用单级悬臂设计，结构紧凑，安装维护方便。悬臂结构消除了双支撑带来的对中难题，适用于空间受限的改造项目或小型稀土分离线。该系列风机常用于辅助工序的气体加压，如尾气回收系统的气体增压、小流量工艺气体输送等。

5. S(Nd)型系列单级高速双支撑加压风机

S(Nd)系列为单级高速双支撑结构，转子两端均有轴承支撑，运行稳定性高，适用于较高转速场合。双支撑设计减少了转子的挠度，降低了振动，延长了轴承和密封寿命。该系列风机常用于需要较高转速产生较大压比的场合，如稀土分离中的某些特定气体循环工艺。

三、AII(Nd)1238-2.17型风机深度解析

1. 型号含义与基本参数

AII(Nd)1238-2.17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风机。型号解读如下：

“AII”表示AII系列单级双支撑加压风机 “(Nd)”表示专用于钕提纯工艺的变型设计 “1238”中，“12”代表进口直径的规格代码，实际进口直径约为300mm；“38”代表叶轮外径的规格代码，实际叶轮直径约为950mm “-2.17”表示设计出口压力为2.17个大气压（绝对压力）

该风机设计流量范围为800-1500立方米/分钟，设计转速2950转/分钟，功率配置315-450千瓦，适用于中等流量、中高压力的稀土提纯气体输送需求。

2. 结构特点与技术优势

AII(Nd)1238-2.17采用单级双支撑结构，与悬臂式风机相比具有更好的转子动力学特性。叶轮经过专门设计，采用后弯叶片，效率高、工作范围宽。机壳为水平剖分式，便于内部件检查维护而不需拆卸管路。进气口可配置导叶调节装置，实现流量无级调节，适应稀土提纯工艺的参数变化。

针对稀土提纯环境，该风机在材料选择上做了特殊考虑：与工艺气体接触的部件采用耐腐蚀材料或涂层；对于可能接触酸性气体的部位，选用不锈钢或特种合金；轴承和密封系统能适应可能的温度波动和微量腐蚀性介质。

3. 在钕提纯工艺中的应用

在轻稀土钕提纯流程中，AII(Nd)1238-2.17通常用于以下环节：

萃取槽搅拌气源供应：提供适度压力的空气或惰性气体，促进萃取剂与稀土溶液的混合结晶工序气体循环：为稀土盐结晶过程提供干燥、洁净的气体环境煅烧炉助燃空气供应：为稀土氧化物煅烧提供可控氧气含量的热风物料气力输送：将稀土粉末或颗粒从一个工序输送到下一工序

该风机能在流量变化30%范围内保持压力基本稳定，正好适应稀土提纯过程中批次操作带来的工况波动。

四、风机核心部件详解

1. 风机主轴

AII(Nd)1238-2.17的主轴采用42CrMoA合金钢锻造，经调质处理获得高强度和高韧性。主轴设计充分考虑了临界转速避让，工作转速远离一阶和二阶临界转速，确保运行平稳。主轴与叶轮配合采用过盈加键连接，确保高速旋转下的可靠传递扭矩。轴颈部位经高频淬火和精密磨削，硬度达HRC50-55，表面粗糙度Ra0.4以下，确保与轴承的良好配合。

2. 风机轴承与轴瓦

该风机采用滑动轴承（轴瓦）支撑，而非滚动轴承，原因在于滑动轴承更适合高速重载场合，阻尼特性好，能抑制振动。轴瓦材料为锡锑轴承合金（巴氏合金），厚度3-5mm，浇铸在钢背衬上。巴氏合金具有良好的嵌入性和顺应性，微量异物可嵌入合金中而不损伤轴颈。每副轴瓦配有四块可倾瓦块，形成油楔产生动压润滑，确保主轴在油膜中旋转，摩擦系数极低。

轴承润滑采用强制循环油系统，油压0.15-0.25MPa，油温控制在40-45℃之间，设有油温、油压监控和报警装置。润滑油除润滑外还带走轴承产生的热量，维持轴承温度在安全范围内。

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。叶轮为后弯闭式叶轮，叶片数12片，材料为FV520B沉淀硬化不锈钢，具有高强度、良好焊接性和耐腐蚀性。叶轮制造经过精密铸造、数控加工、动平衡校正等多道工序，最终动平衡精度达到G2.5级。

平衡盘安装在高压侧，通过两侧压差产生与轴向力相反的力，平衡大部分轴向推力，剩余轴向力由推力轴承承受。这种设计大幅减小了推力轴承负荷，提高了轴承寿命和运行可靠性。

4. 密封系统：气封、油封与碳环密封

AII(Nd)1238-2.17的密封系统复杂而精密，包括：

气封（迷宫密封）：位于叶轮与机壳之间，采用迷宫式结构，通过多次节流膨胀降低气体泄漏。密封齿数通常为6-8个，齿尖与轴套间隙0.3-0.5mm，材料为铝青铜，具有自润滑性和耐磨性。油封：防止润滑油从轴承箱泄漏，采用双唇骨架油封或机械密封。接触式油封材料为氟橡胶，耐温耐油性好；非接触式采用甩油环和回油槽设计，依靠离心力将油甩回油箱。 碳环密封：用于轴端密封，特别是输送特殊气体时。碳环密封由多个碳环组成，每个碳环在弹簧力作用下与轴套轻微接触，形成多级密封。碳材料具有自润滑性，即使干摩擦也不会损伤轴套。这种密封泄漏量极小，适用于贵重或有毒气体的密封。 轴承箱密封：轴承箱两端采用迷宫式油封加气封的组合设计，外侧通入略高于大气压的洁净空气（约0.005MPa），形成气幕防止外部灰尘进入，同时防止油雾外泄。

五、风机维护与故障处理

1. 日常维护要点

AII(Nd)1238-2.17风机的日常维护包括：

润滑系统检查：每日检查油位、油温、油压；每月取油样化验，检测水分、酸值、金属颗粒含量；每半年更换润滑油和滤芯。 振动监测：每日记录轴承振动值，关注趋势变化；振动速度有效值不应超过4.5mm/s，位移峰值不应超过50μm。 密封检查：每周检查密封泄漏情况，碳环密封允许微量泄漏（小于0.5L/min），但不应有明显气流。 性能监测：每月记录流量、压力、电流等参数，绘制性能曲线，与原始曲线对比判断性能衰减。

2. 常见故障与处理

振动超标：可能原因包括转子不平衡、对中不良、轴承磨损、松动等。处理步骤：首先检查地脚螺栓和联轴器对中；其次监测振动频谱，判断不平衡还是对中问题；必要时停机做动平衡校正。 轴承温度高：可能原因有润滑油不足或变质、冷却不良、轴承间隙不当等。处理：检查油系统；清洁油冷却器；检测轴承间隙，标准间隙为轴颈直径的0.1%-0.15%。 性能下降：流量或压力达不到设计值。可能原因：密封磨损间隙增大、叶轮腐蚀或积垢、进气滤网堵塞等。处理：检查进气系统；测量密封间隙；必要时拆卸检查叶轮。 异常噪音：可能原因包括喘振、叶片与机壳摩擦、轴承损坏等。处理：立即检查工况是否进入喘振区；停机检查内部间隙；轴承损坏需立即更换。

3. 大修要点

AII(Nd)1238-2.17风机每运行3-4年或24000-32000小时应进行大修，内容包括：

全面拆卸清洗各部件检查叶轮腐蚀磨损情况，叶片厚度减少超过原厚度30%应更换检查主轴直线度，全长弯曲不超过0.03mm 测量轴承间隙，超过设计值50%应更换轴瓦检查更换所有密封件，特别是碳环密封转子重新做动平衡，精度达到G2.5级重新装配后对中，联轴器径向偏差不超过0.05mm，角度偏差不超过0.05mm/m

六、工业气体输送的特殊考虑

1. 不同气体的输送特点

AII(Nd)1238-2.17及其系列风机可输送多种工业气体，各有特殊要求：

空气：最常用介质，注意过滤尘埃和水分，防止叶轮积垢和腐蚀。 工业烟气：温度高、含尘、可能有腐蚀成分。需前置冷却和除尘，风机材质需耐温耐腐蚀，通常采用锅炉钢板或耐热不锈钢。 二氧化碳(CO₂)：密度大于空气，相同工况下功率需求增加。CO₂在高压下可能液化，需控制出口压力低于临界值。 氮气(N₂)、氩气(Ar)：惰性气体，安全性高，但泄漏不易察觉，需加强密封监测。密度与空气接近，性能曲线可参考空气。 氧气(O₂)：强氧化性，严禁油脂接触。所有部件需脱脂处理，采用铜基合金或不锈钢，避免火花产生。密封需特别严密，防止泄漏导致局部氧浓度过高。 氦气(He)、氢气(H₂)：密度小，相同压力下所需压缩功小，但泄漏倾向大。需采用特殊密封，如干气密封或碳环密封。氢气还有爆炸风险，需防爆设计和安全措施。 混合无毒工业气体：需明确成分比例，计算等效分子量和绝热指数，重新计算性能曲线。注意成分变化可能引起的特性变化。

2. 气体特性对风机设计的影响

输送不同气体时，风机设计需调整以下参数：

叶轮转速：根据气体分子量调整。输送轻气体（如H₂）时，相同压比所需转速高；输送重气体（如CO₂）时转速低。转速调整公式为：新转速等于原转速乘以原气体密度与新气体密度比值的平方根。 功率计算：功率与气体密度成正比，与绝热指数有关。输送密度大的气体时需增大电机功率储备。 材料选择：腐蚀性气体需选用耐腐蚀材料；氧气环境需禁油材料和脱脂处理；高温气体需耐热材料并考虑热膨胀。 密封设计：贵重、有毒、易爆气体需采用更高级密封，如串联干气密封、碳环密封组合等，泄漏率要求更严格。

3. 系统安全考虑

工业气体输送的安全措施包括：

易燃易爆气体：风机需防爆设计（防爆电机、无火花工具），系统设气体浓度监测和紧急切断。有毒气体：双重密封设计，负压抽吸泄漏气体至处理装置，现场设气体监测报警。氧气：严格禁油，所有部件清洗脱脂达到Sa3级，使用铜基合金避免火花。高压气体：机壳设计压力为工作压力的1.5倍以上，进行水压试验；设安全阀防止超压。

七、轻稀土提纯风机选型指南

1. 选型基本原则

稀土提纯风机选型需综合考虑：

工艺要求：流量、压力、气体介质、温度、湿度等安装环境：空间限制、基础条件、气候条件运行经济性：效率、调节方式、维护成本特殊要求：防爆、防腐、低噪音等

2. 型号选择流程

确定工艺参数：最大/最小流量、进口/出口压力、气体成分和温度计算所需性能：换算到标准状态（20℃，101.325kPa，相对湿度50%）下的流量和压力初选系列：根据压力需求选择单级或多级，根据流量选择规格范围具体选型：在性能曲线图上标出工作点，选择工作点在高效区（通常最高效率点的±10%范围内）的风机配置确定：根据气体特性确定材质、密封形式、调节方式等验证：检查功率、转速、噪声等是否满足要求，必要时与制造商技术确认

3. 稀土提纯特殊考虑

钕提纯工艺中，风机选型还需注意：

工艺气体可能含有微量酸性成分（如萃取剂挥发物），需适当提高材质等级浮选风机需适应药剂环境，避免叶轮粘附和腐蚀萃取工序可能有气体成分变化，风机需有一定的适应性考虑稀土提纯的批次特性，风机最好有调节能力适应工况变化

八、未来发展趋势

随着稀土提纯技术发展，对风机也提出新要求：

智能化：集成传感器和控制系统，实现状态监测、故障预警、自动调节 高效化：改进叶轮和流道设计，采用三元流叶片，效率提高3-5% 材料升级：开发更耐腐蚀、耐磨损的涂层和材料，延长使用寿命 节能环保：优化系统匹配，减少能耗；降低噪音，改善工作环境 专业化：针对特定稀土元素提纯工艺开发更专用风机，如高纯钕提取专用风机

结语

AII(Nd)1238-2.17型离心鼓风机作为轻稀土钕提纯的关键设备，其设计和应用体现了专用设备与特殊工艺的紧密结合。从核心部件设计到维护维修，从空气输送到各类工业气体处理，都需要专业知识和技术积累。随着稀土产业技术升级，风机技术也将不断进步，为稀土资源高效、清洁提取提供更可靠的装备支持。

正确选择、合理使用、科学维护离心鼓风机，不仅能保障稀土提纯生产的连续稳定，还能降低能耗、延长设备寿命，对提升稀土企业竞争力具有重要意义。作为风机技术人员，深入理解设备原理、工艺要求和维护要点，是确保风机最佳性能发挥的关键。

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