轻稀土钕(Nd)提纯风机AII(Nd)122-2.41技术详解

作者：王军（139-7298-9387）

关键词：稀土提纯离心鼓风机 AII(Nd)122-2.41 风机配件 风机修理工业气体输送 钕(Nd)分离技术

一、前言：稀土矿提纯与离心鼓风机的技术关联

稀土元素分离提纯是现代工业的高端技术领域，尤其是轻稀土（铈组稀土）中的钕（Nd）元素，作为高性能永磁材料的关键成分，其纯度和提取效率直接关系到下游产业的品质与成本。在稀土湿法冶金工艺中，从浸出、萃取到结晶干燥的多个环节都需要精确控制的气体输送与压力系统，离心鼓风机正是实现这一过程的关键动力设备。

稀土提纯用离心鼓风机不同于普通工业风机，必须适应酸性或碱性气体环境、防止稀土粉尘沉积、保持长期稳定运行，并且能够精确控制气体流量与压力以满足复杂的工艺要求。根据稀土分离工艺的不同阶段和气体介质特性，发展出了C(Nd)、CF(Nd)、CJ(Nd)、D(Nd)、AI(Nd)、S(Nd)、AII(Nd)等系列专用风机，形成了完整的稀土提纯风机技术体系。

本文将重点围绕轻稀土钕提纯工艺中的关键设备:AII(Nd)122-2.41型单级双支撑加压风机，系统阐述其技术特点、配件组成、维护修理要点，并扩展介绍其他系列稀土提纯风机及工业气体输送的技术要求。

二、AII(Nd)122-2.41型风机技术规格与结构解析

2.1 型号命名规范解读

在稀土提纯风机命名体系中，“AII(Nd)122-2.41”这一型号包含了丰富的技术信息：

2.2 结构与工作原理

AII(Nd)122-2.41风机采用后弯式叶轮设计，叶轮由高强度耐蚀合金整体铸造或焊接而成，表面进行抛光或特殊涂层处理，防止稀土物料附着。气体从轴向进入叶轮，在高速旋转的叶轮中获得动能和压力能，随后通过蜗壳将部分动能转换为静压能，最终以2.41倍大气压的压力排出。

该风机的核心特点是“单级双支撑”结构：叶轮位于两个支撑轴承之间，主轴跨越两个轴承座。这种布局的优势在于：

对于稀土提纯应用，风机内部所有与气体接触的部件均采用316L不锈钢、哈氏合金或钛材等耐腐蚀材料，确保在含有氯离子、氟离子等腐蚀性介质的工艺气体中长期稳定运行。

三、风机关键配件技术详解

3.1 风机主轴系统

主轴是离心鼓风机传递动力的核心部件，AII(Nd)122-2.41风机主轴采用42CrMoA合金钢整体锻造，经过调质处理获得良好的综合力学性能。主轴的精加工精度要求极高：轴颈部位的圆度误差不超过0.005mm，表面粗糙度Ra≤0.4μm，确保与轴瓦形成良好的油膜。主轴还设计了精密的平衡槽和键槽，保证叶轮安装后的动平衡精度达到G2.5级（按ISO1940标准）。

针对稀土提纯工艺中可能出现的轻微腐蚀性气体，主轴与介质接触的部分采用火焰喷涂碳化钨或等离子堆焊司太立合金，形成厚度0.3-0.5mm的硬质防护层，既耐腐蚀又耐磨。

3.2 轴承与轴瓦技术

双支撑结构的关键在于轴承系统的可靠性。AII(Nd)122-2.41采用滑动轴承（轴瓦）而非滚动轴承，原因在于：

轴瓦材料为高锡铝合金（锡含量约20%），巴氏合金层厚度1.5-2mm。轴承间隙设计遵循“千分之一轴颈直径”原则，即直径间隙控制在轴颈直径的0.8‰-1.2‰之间。润滑系统采用强制供油，油压维持在0.15-0.25MPa，油温控制在40±5℃。特别设计的刮油槽和回油通道确保在风机启停和变工况时也能形成完整油膜。

3.3 风机转子总成

转子总成包括叶轮、主轴、平衡盘（如有）、联轴器等旋转部件的组合体。AII(Nd)122-2.41的叶轮采用三元流设计，叶片型线基于贝塞尔曲线优化，效率可达85%以上。叶轮与主轴的连接采用过盈配合加键传递扭矩，过盈量按轴径的0.8‰-1‰计算，装配时采用感应加热或油浴加热，确保连接牢固。

动平衡是转子总成的关键工序，要求在工作转速（通常2950r/min）下剩余不平衡量小于1.2g·mm/kg。对于稀土提纯风机，还需进行超速试验（1.2倍工作转速，持续2分钟）和氮检漏试验，确保叶轮在长期运行中不变形、不泄漏。

3.4 密封系统：气封、油封与碳环密封

稀土提纯风机密封系统必须同时防止气体泄漏和外部杂质进入，AII(Nd)122-2.41采用了三重密封设计：

3.5 轴承箱与润滑系统

轴承箱为铸铁或铸钢结构，内部设计有精确的油路和冷却水道。AII(Nd)122-2.41采用稀油站强制润滑，包括油箱、油泵、双联过滤器、油冷却器和安全阀等部件。润滑油选择ISO VG46抗氧防锈汽轮机油，每季度检测一次油质，酸值超过0.3mgKOH/g或含水量超过200ppm即需更换。

冷却系统采用闭式循环水冷却，进水温度≤32℃，温升控制在8-10℃范围内。轴承温度设置两级报警：一级报警75℃，二级停机85℃，确保风机安全运行。

四、稀土提纯风机的维护与修理技术

4.1 日常维护要点

稀土提纯风机维护的重点在于预防腐蚀和堵塞：

特别需要注意的是，稀土提纯过程中可能产生的稀土盐类结晶物易在叶轮和蜗壳表面沉积，每月需用低压清水或稀酸（根据工艺介质选择）冲洗内部流道，防止不平衡和效率下降。

4.2 常见故障与处理

振动超标：最常见故障，可能原因包括叶轮结垢（需化学清洗）、轴瓦磨损（间隙超过设计值1.5倍需更换）、对中不良（重新激光对中）或基础松动（重新浇灌基础）。对于稀土提纯风机，还需特别注意工艺气体带液造成的瞬时不平衡。

轴承温度高：检查润滑油质量、冷却水流量、轴瓦间隙。稀土工艺中，轴承箱外部结垢影响散热也是常见原因，需定期清理。

压力流量下降：除常规的进口堵塞、转速下降等原因外，稀土提纯风机特有的问题是密封磨损导致内泄漏增加，或叶轮腐蚀导致型线改变。需停机检查密封间隙和叶轮尺寸。

异常声响：可能是转子与静止件摩擦（调整间隙）、轴承损坏（更换）或喘振（调整工况点）。稀土风机在变工况时易发生喘振，应在性能曲线安全区运行。

4.3 大修技术要点

AII(Nd)122-2.41风机大修周期一般为3-4年，主要包括：

五、其他系列稀土提纯风机简介

5.1 C(Nd)系列多级离心鼓风机

C(Nd)系列采用2-4级叶轮串联，每级叶轮间设置导流器和回流器，总压比可达3.5-8。适用于稀土萃取后的浓缩工序，需要较高压力克服多级串联萃取塔的液柱阻力。如C(Nd)200-4.2型表示流量200m³/min，出口压力4.2大气压，适用于大型稀土分离厂。

5.2 CF(Nd)与CJ(Nd)系列浮选专用风机

专门为稀土矿浮选工艺设计，特点是可以输送含有少量矿浆泡沫的气固液三相混合介质。CF系列采用开放式叶轮防止堵塞，CJ系列则在进气口增加分离器预先除去大颗粒。此类风机过流部件硬度高（HB≥350），且易磨损部位设计为可快速更换的模块。

5.3 D(Nd)系列高速高压多级离心鼓风机

D(Nd)系列采用齿轮箱增速，转速可达10000-20000r/min，单级压比高，结构紧凑。如D(Nd)300-1.8型，流量300m³/min，出口压力1.8大气压，适用于跳汰机配套。该型号解释中，“D”表示高速高压多级离心鼓风机，“300”表示流量，“-1.8”表示出口压力，进口压力默认为大气压。若工艺要求非标进口压力，会以“/”标注，如D(Nd)300/0.6-1.8表示进口压力0.6大气压。

5.4 AI(Nd)与S(Nd)系列单级加压风机

AI(Nd)为单级悬臂结构，结构简单，维护方便，但承载能力有限，适用于小流量（≤60m³/min）工况。S(Nd)为单级高速双支撑，转速高（可达15000r/min），单级压比高，但制造精度要求高，成本较高。

六、工业气体输送的特殊考虑

稀土提纯过程中可能涉及多种工业气体的输送，风机设计需针对不同气体特性进行调整：

6.1 气体特性与材料选择

6.2 性能换算与工况调整

输送不同气体时，风机性能需按气体密度换算：压力与密度成正比，轴功率与密度成正比，流量基本不变（容积式特性）。例如AII(Nd)122-2.41设计输送空气（密度1.293kg/m³），若改送氮气（密度1.250kg/m³），则出口压力变为2.41×(1.250/1.293)=2.33大气压，轴功率同比下降。

6.3 安全防护措施

七、稀土提纯风机选型与应用建议

选择稀土提纯风机时，需综合考虑以下因素：

以典型的轻稀土钕分离生产线为例：浸出工序多用C(Nd)系列提供氧化空气；萃取工序用AII(Nd)系列搅拌和气体保护；结晶干燥用D(Nd)系列热风循环。AII(Nd)122-2.41通常用于萃取槽的气体搅拌，其2.41大气压的压力足以克服3-4米液柱和分布器阻力，122m³/min流量匹配30-50m³萃取槽的传质需求。

八、结语：技术创新与发展趋势

随着稀土产业向精细化、高纯化发展，对提纯风机的要求也日益提高。未来稀土提纯风机技术将呈现以下趋势：

AII(Nd)122-2.41作为当前轻稀土钕提纯的成熟风机型号，其可靠性和适应性已得到行业验证。通过深入理解其技术原理、精心维护和合理应用，可以充分发挥设备性能，为稀土分离工业的稳定高效生产提供坚实保障。风机技术人员应不断学习新知识、掌握新技能，适应稀土产业的技术升级需求，为我国的战略资源开发贡献专业力量。