轻稀土钕（Nd）提纯专用离心鼓风机技术详解:以AII(Nd)2862-1.31型风机为核心

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轻稀土钕（Nd）提纯专用离心鼓风机技术详解:以AII(Nd)2862-1.31型风机为核心

作者：王军（139-7298-9387）

关键词：轻稀土提纯、钕（Nd）、离心鼓风机、AII(Nd)2862-1.31、风机结构、配件维护、工业气体输送、多级风机、轴瓦、碳环密封

引言

在稀土矿，特别是轻稀土（铈组稀土）的湿法冶金与分离提纯工艺中，离心鼓风机是不可或缺的关键动力设备。其承担着为氧化焙烧、萃取分离、沉淀结晶等多个工序提供稳定、洁净、特定压力流量的气体（如空气、氮气、氧气等）的重要任务。风机的性能、可靠性及对特殊工艺介质的适应性，直接影响着最终产品:如金属钕（Nd）:的纯度、回收率及生产成本。本文旨在系统阐述稀土钕提纯工艺中常用离心鼓风机的基础知识，并重点对AII(Nd)2862-1.31型单级双支撑加压风机进行深度解析，同时对其核心配件、常见维修要点以及面向不同工业气体的输送适应性进行说明，为相关领域的技术人员提供参考。

第一章稀土钕提纯工艺对风机的核心要求

轻稀土钕的提纯过程（如从氟碳铈矿或混合稀土中分离获取高纯氧化钕、金属钕），通常涉及焙烧、酸溶、萃取、反萃、沉淀、煅烧等步骤。风机在其中主要扮演两大角色：一是提供化学反应所需的氧化性或惰性气氛（如氧气、氮气）；二是为气液混合、物料输送、系统加压等提供动力。因此，对配套风机提出了特殊要求：

介质多样性：需能安全、高效输送空气、氧气（O₂）、氮气（N₂）、二氧化碳（CO₂）乃至氢气（H₂）等多种气体，部分气体具有氧化性、窒息性或爆炸风险。 压力与流量稳定性：萃取塔、反应釜等设备需要非常稳定的气体压力和流量，以确保化学反应平衡和分离效率，避免流量波动导致产品品位下降。 高洁净度与密封性：防止润滑油污染工艺气体，也防止有毒有害气体外泄。对于氧气输送，极高的洁净度是防爆安全的关键。 耐腐蚀性：工艺过程中可能产生含氟、含氯或酸性的烟气，要求风机过流部件（叶轮、机壳）具备相应的耐腐蚀能力。 可维护性与可靠性：连续化生产要求风机故障率低，且关键部件易于检修更换，以缩短停机时间。

为满足这些苛刻要求，针对稀土提纯行业开发了系列化的专用离心鼓风机。

第二章轻稀土提工艺常用风机系列概览

根据工艺环节的压力、流量及介质不同，钕提纯生产线常配置以下系列风机，型号中的“(Nd)”标识意指适用于钕提取工艺的特定设计变型：

“C(Nd)”型系列多级离心鼓风机：采用多级叶轮串联，每级增压适中，总压比高，效率优良。适用于需要中等流量、较高出口压力的场合，如为多级萃取塔提供均匀的搅拌气源或系统背压。 “CF(Nd)”与“CJ(Nd)”型系列专用浮选离心鼓风机：专门为稀土矿浮选工序设计，强调大风量、较低压力，气动特性曲线平坦，能适应浮选槽液位变化导致的压力波动，确保气泡生成稳定。 “D(Nd)”型系列高速高压多级离心鼓风机：采用齿轮箱增速，使叶轮工作在极高转速（通常过万转/分钟），单级或多级即可获得很高压比。结构紧凑，适用于对空间有限制的高压需求场景。例如，型号 “D(Nd)300-1.8”表示：D系列高速高压多级离心鼓风机，设计流量为每分钟300立方米，出口表压为1.8个大气压（即绝对压力约为2.8ata），进气压力为标准大气压。该型号可为跳汰机等重选设备提供高压气流。 “AI(Nd)”型系列单级悬臂加压风机：叶轮悬臂安装，结构简单，维护方便。适用于中低压力、中小流量的加压或气体输送环节。 “S(Nd)”型系列单级高速双支撑加压风机：叶轮置于两轴承之间，转子动力学性能更稳定，适用于更高转速和负荷的场合，振动小，寿命长。 “AII(Nd)”型系列单级双支撑加压风机：本系列是介于悬臂与高速双支撑之间的一种稳健设计，双支撑结构提供了良好的刚性，单级叶轮设计简洁高效，是稀土提纯厂中应用最广泛的机型之一，常用于氧化焙烧送风、气体循环、物料风送等关键工段。

第三章核心机型深度解析：AII(Nd)2862-1.31型单级双支撑加压风机

AII(Nd)2862-1.31是该系列中一款具有代表性的风机，其型号解读与技术特性如下：

型号释义：“AII”代表单级双支撑加压风机系列；“(Nd)”表示适用于钕提纯工艺的特殊配置（如材料、密封的针对性设计）；“2862”通常为核心参数代码，“28”可能指示叶轮公称直径或系列尺寸，“62”可能关联设计流量或比转速；“-1.31”明确表示风机出口气体压力（表压）为1.31个大气压，即出口绝对压力约为2.31ata（假设进气为常压）。 设计定位：该风机专为需要稳定、中等压力气体供给的钕提纯工序设计。其压力值1.31atm非常适合用于克服多级反应器、管道系统及末端扩散装置的阻力，确保气体能均匀、有力地注入反应体系。 气动性能：在额定转速下（通常为2950rpm或相近），它能提供与型号代码对应的特定体积流量（例如，可能在每小时数千至上万立方米范围）。其性能曲线（压力-流量曲线）在设计点附近较为平坦，这意味着在系统阻力发生小幅变化时，流量能保持相对稳定，这对化学工艺至关重要。 结构特点： 双支撑轴承箱：主轴两端由独立的轴承箱支撑，叶轮位于两支撑点之间。这种结构极大改善了转子的受力状况，减小了主轴挠度，使得风机运行更平稳，对叶轮动平衡的要求相对宽松，提升了整体可靠性。 蜗壳与进气室：铸铁或特种钢制造，流道经过优化设计以降低流动损失，并将叶轮出口的动压高效转化为静压。进气室可能配备导流叶片以预旋进气，优化工况。 过流部件材质：根据输送气体性质（如是否含腐蚀性成分），叶轮和机壳可能采用不锈钢（如304、316）、双相钢或喷涂防腐涂层，确保长期服役下的完整性。 工艺适配性：在钕提纯流程中，AII(Nd)2862-1.31常被用作：碳酸稀土或草酸稀土煅烧炉的助燃空气风机。溶剂萃取车间用于气体搅拌或保持系统微正压的循环风机。物料（如氧化钕粉末）气力输送系统的动力源。

第四章风机核心配件详解

离心鼓风机的可靠运行依赖于一系列精密配件的协同工作。以下结合AII(Nd)系列等机型，对关键配件进行说明：

风机主轴：风机转子的核心骨架，传递扭矩并承受径向、轴向载荷。通常由高强度合金钢（如42CrMo）经锻造、调质处理、精密加工而成，要求极高的强度、韧性和形位公差。主轴与叶轮、联轴器的配合面需精密磨削，确保过盈配合或键连接的可靠。 风机轴承与轴瓦：在大多数大中型离心鼓风机中，尤其是像AII(Nd)系列这样的中低速风机，普遍采用滑动轴承（轴瓦）。其优点是承压面积大、阻尼性能好、运行平稳、抗冲击。轴瓦通常为剖分式，内衬巴氏合金。运行中依靠形成的油膜支撑转子，润滑油同时起到冷却和清洁作用。维护中需重点关注巴氏合金层的磨损、脱落及油膜建立情况。 风机转子总成：包括主轴、叶轮、平衡盘（如有）、联轴器半体等旋转部件的组合体。叶轮是核心做功部件，其型线、叶片角度、出口宽度决定了风机的基本性能。转子总成在装配后必须进行严格的动平衡校正，将不平衡量控制在极低范围内（通常用克·毫米表示），这是保证低振动、长寿命运行的前提。 密封系统：这是防止介质泄漏、保障安全与洁净的关键。 气封（迷宫密封）：安装在机壳与转轴之间，由一系列环状齿隙构成曲折通道，利用节流效应减少气体轴向泄漏。结构简单，非接触，无磨损。 油封：位于轴承箱端部，防止润滑油沿轴向外泄。常用形式有骨架油封、迷宫式油封或组合式密封。 碳环密封：在输送易燃、易爆、贵重或有害气体（如氢气、氧气）时，常采用碳环密封作为主轴密封。它由多个分割的碳环在弹簧力作用下紧贴轴套（或主轴）表面，形成相对运动的接触式密封，泄漏量极小。其材料具有自润滑、耐高温、化学性质稳定的特点。对于AII(Nd)风机若用于输送特殊气体，可能会标配或选配碳环密封。 轴承箱：容纳轴承（轴瓦）、提供润滑油路和冷却空间的壳体。其结构需保证良好的刚性，精确的轴承孔位，以及有效的散热。箱体上设有油位视窗、温度计接口、泄油孔等。

第五章风机常见故障与修理要点

风机在长期运行后会出现磨损或故障，及时正确的维修是保障生产的关键。

振动超标： 原因：最常见为转子不平衡（叶轮结垢、磨损不均、部件松动）；对中不良；轴承（轴瓦）磨损；基础松动；喘振（在性能曲线左端不稳定区运行）。 修理：清洁或修复叶轮后重新做动平衡；重新校正风机与电机同心度；检查更换轴瓦，调整轴承间隙；紧固地脚螺栓；调整工况点，避免在小流量区运行，必要时增设防喘振阀。 轴承温度过高： 原因：润滑油油质劣化、油量不足；冷却系统故障；轴承（轴瓦）间隙过小或接触不良；轴向力过大（平衡盘失效）。 修理：更换合格润滑油，确保油路畅通；清洗冷却器；刮研轴瓦调整间隙，或更换新轴瓦；检查平衡盘及气封磨损情况。 风量或压力不足： 原因：进气过滤器堵塞；叶轮磨损严重，间隙增大；密封（特别是碳环密封或迷宫密封）磨损严重，内泄漏增大；转速下降（皮带打滑、电机故障）。 修理：清洗或更换滤芯；修补或更换叶轮；检查并更换损坏的密封件；检查驱动系统。 气体泄漏： 原因：轴端密封（碳环密封、机械密封）失效；壳体或管道连接处密封垫片老化。 修理：对于碳环密封，检查碳环磨损程度和弹簧压力，成组更换；更换失效的静密封垫片。

维修后必须进行单机试车，监测振动、温度、电流等参数至合格，方可投入系统运行。

第六章面向不同工业气体的输送考量

稀土提纯中输送的气体性质各异，对风机设计、材料、密封和安全措施提出不同要求：

空气：最常见介质。主要注意进气过滤，防止灰尘磨损叶轮和污染工艺。 工业烟气：可能含腐蚀性成分和颗粒物。需采用耐蚀材料（如316L不锈钢），并可能需前置除尘、降温装置。密封需能防止有毒气体外泄。 二氧化碳（CO₂）、氮气（N₂）、氩气（Ar）、氦气（He）、氖气（Ne）：这些惰性或窒息性气体，化学性质稳定。重点是保证密封的严密性，防止泄漏造成工艺成分变化或人员窒息风险。材料兼容性一般较好。 氧气（O₂）：极度重要！输送氧气的风机必须确保系统绝对无油、清洁。所有过流部件需进行严格的脱脂处理。轴承采用特殊润滑脂或设计成外置轴承座（通过长中间轴与气腔隔离）。密封优先采用干气密封或特制碳环密封。禁油标志和操作规程必须严格执行，以防爆炸。 氢气（H₂）：密度小、易泄漏、爆炸极限宽。要求风机具有极高的密封性能，通常采用双端面干气密封或高性能碳环密封。电气部件需防爆设计。壳体结构需考虑防氢气脆化（可选适用材料）。 混合无毒工业气体：需明确混合气体的具体成分、比例、密度和热力性质，因为这些会影响风机的压比和功率。可能需要根据实际混合气体的特性对风机性能曲线进行校核或定制。

对于AII(Nd)2862-1.31及其他系列风机，在选型订购时，必须明确告知制造商所输送气体的详细成分、温度、湿度、洁净度等条件，以便厂家进行针对性的材料选择、密封配置和性能修正。

结论

离心鼓风机作为轻稀土钕提纯工艺流程的“肺腑”，其选型、运行和维护的专业性直接关系到生产的效能与安全。AII(Nd)2862-1.31型单级双支撑加压风机凭借其结构稳健、运行可靠、维护方便的特点，成为该领域的主力机型之一。深入理解其型号含义、结构原理、核心配件及维修要点，并掌握不同工业气体输送的特殊要求，是风机技术管理人员确保设备长周期、高效率、安全稳定运行，从而保障稀土提纯产品质量与经济效益的必备技能。随着稀土材料需求的增长和工艺的不断进步，对专用风机的高效、智能、可靠性的要求也将持续提高，这需要我们技术人员不断学习和积累。

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