轻稀土钕(Nd)提纯风机AII(Nd)964-1.33技术详解及工业气体输送应用

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轻稀土钕(Nd)提纯风机AII(Nd)964-1.33技术详解及工业气体输送应用

作者：王军（139-7298-9387）

关键词：轻稀土钕提纯、AII(Nd)964-1.33离心鼓风机、稀土矿提纯设备、风机配件维修、工业气体输送、离心鼓风机技术

第一章稀土矿提纯工艺与离心鼓风机概述

1.1 轻稀土钕提纯工艺特点

轻稀土，又称铈组稀土，主要包括镧、铈、镨、钕、钷、钐等元素。其中钕（Nd）作为重要的功能材料原料，广泛应用于永磁材料、激光晶体、玻璃着色剂等领域。钕的提纯过程通常包括采矿、选矿、焙烧、酸溶、萃取分离、还原等多个环节，在这些工艺环节中，鼓风机作为关键的气体输送与加压设备，发挥着不可替代的作用。

在钕的湿法冶金过程中，需要鼓风机为浸出槽、萃取槽提供曝气或搅拌动力；在火法冶炼中，需要鼓风机为焙烧炉、还原炉提供助燃空气或保护性气体；在干燥工序中，需要鼓风机输送热风进行物料干燥。不同工艺环节对鼓风机的压力、流量、耐腐蚀性及密封性能有着不同的技术要求。

1.2 离心鼓风机在稀土提纯中的应用

离心鼓风机通过高速旋转的叶轮对气体做功，将机械能转化为气体压力能与动能，实现气体的输送与加压。与罗茨风机相比，离心鼓风机具有流量大、运行平稳、效率高、噪音相对较低等优点，特别适合于中大流量、中低压力的稀土提纯工艺。

针对稀土提纯的特殊工况，如处理含有酸性气体、高温气体或需要输送特定工业气体时，离心鼓风机在材质选择、密封设计、冷却系统等方面需进行特殊处理。目前，行业内已形成多个针对稀土提纯的专用风机系列，如C(Nd)、CF(Nd)、CJ(Nd)、D(Nd)、AI(Nd)、S(Nd)及AII(Nd)等系列。

第二章 AII(Nd)964-1.33型离心鼓风机技术详解

2.1 型号释义与基本参数

AII(Nd)964-1.33型离心鼓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。其型号含义解析如下：

“AII”：表示AII系列单级双支撑加压风机的设计代号。 “(Nd)”：表示该风机专用于钕（Neodymium）的提纯工艺，在材质、密封等方面进行了针对性设计。 “964”：表示风机在设计工况下的额定流量为964立方米每分钟（m³/min）。 “-1.33”：表示风机出口压力为1.33个标准大气压（绝压），即相对于标准大气压（101.325 kPa）的出口表压约为33.3 kPa。按照型号标注规则，进风口压力默认为1个标准大气压（无“/”分隔符时）。

作为对比，D(Nd)300-1.8型号表示：D系列高速高压多级离心鼓风机，额定流量300 m³/min，出口压力1.8个大气压（绝压），进口气压为1个大气压，主要用于与跳汰机配套。

2.2 结构特点与工作原理

AII(Nd)964-1.33风机采用单级离心式、双支撑结构。其主要由进气室、叶轮、蜗壳（扩压器）、主轴、双侧轴承座、轴承箱、密封系统、联轴器及底座等部分组成。

工作原理：电机通过联轴器驱动主轴高速旋转，主轴带动叶轮旋转。气体由轴向进入进气室，在叶轮入口处转为径向，并随叶轮高速旋转。在离心力作用下，气体被甩向叶轮外缘，流速增加，动能提高。随后，高速气体进入截面逐渐扩大的蜗壳，流速降低，部分动能转化为静压能，最终以高于进口的压力从出口排出。

双支撑结构意味着主轴的两端均由轴承支撑，叶轮位于两轴承之间。这种结构刚性好，运行稳定，能够承受较大的径向负荷，适合叶轮较重、转速较高或工况波动较大的应用场景，是稀土提纯中加压环节的理想选择。

2.3 关键部件与技术特性

叶轮：作为核心做功部件，通常采用高强度抗腐蚀合金钢（如304、316不锈钢或更高等级的耐蚀材料）整体铸造或焊接而成。叶型经过空气动力学优化设计，以确保在额定流量964 m³/min下获得高效率（预计可达82%以上）和稳定的压力-流量特性曲线。叶轮需经过严格的动平衡校正，残余不平衡量需达到G2.5级或更高标准，保证高速下的平稳运行。主轴：采用优质合金钢（如42CrMo）锻制，经调质处理，具有高强度和良好的韧性。与轴承、叶轮、联轴器配合的轴颈部位经过精磨，表面硬度、光洁度和尺寸精度要求极高，是保证转子动态精度的核心。蜗壳：通常采用铸铁或焊接钢结构，内表面可能进行防腐涂层处理。其型线设计旨在高效地将气体动能转化为压力能，并均匀汇集至出口。对于可能接触腐蚀性气体的工况，蜗壳内壁会采用更高级别的防护。 密封系统：针对稀土提纯环境中可能存在的粉尘、湿气或微量腐蚀性气体，AII(Nd)系列风机配备了多重密封。气封：通常为迷宫密封，安装在叶轮轮盖和轴穿过机壳的部位，利用多道曲折间隙形成流动阻力，减少高压侧气体向低压侧或大气的泄漏。油封：位于轴承箱端盖处，防止润滑油泄漏和外部杂质进入轴承箱。 碳环密封：在一些对密封要求极高的场合（如输送贵重或有害气体），会采用接触式碳环密封作为主轴贯穿处的端密封。碳环具有良好的自润滑性和耐磨性，能有效实现微小间隙密封，防止工艺气体外泄或空气内窜。 轴承与轴承箱：轴承：采用高精度滚动轴承（如双列向心球面滚子轴承）或滑动轴承（轴瓦）。对于AII(Nd)964-1.33这类中型风机，滑动轴承应用较多。轴瓦通常为巴氏合金衬里的剖分式结构，运行中靠压力油形成油膜，具有承载力大、阻尼性好、运行平稳、寿命长的优点。轴承箱为铸铁或铸钢结构，为轴承提供稳定支撑和润滑空间。 润滑系统：配备独立的强制润滑站，为轴承提供持续、清洁、温度稳定的压力油，确保油膜稳定形成，并将摩擦热带走。

第三章风机核心配件详解与维护要点

3.1 转子总成

风机转子总成是风机中最核心的旋转部件，通常包括主轴、叶轮、平衡盘（如有）、联轴器半体以及紧固件等。其装配精度直接决定了风机的振动、噪音和寿命。

维护与修理要点：

动平衡：转子在长期运行后，可能因磨损、腐蚀或结垢导致质量分布不均，必须定期（大修时或振动值超标时）在动平衡机上重新校正。AII(Nd)964-1.33这类风机的转子工作转速通常在每分钟数千转，动平衡精度要求极高。 对中检查：转子与电机转子之间的对中误差是引起振动和轴承损坏的主要原因。应定期使用激光对中仪或百分表检查并调整联轴器的径向、轴向偏差及角度误差。 无损检测：大修时，应对主轴特别是应力集中部位（轴肩、键槽）进行磁粉或超声波探伤，检查有无疲劳裂纹。叶轮需检查叶片有无开裂、焊缝有无缺陷、母材有无严重腐蚀减薄。

3.2 轴承与轴瓦系统

轴瓦检查与修复：检修时需拆除上下轴瓦，检查巴氏合金衬层有无磨损、划伤、剥落、裂纹或“烧瓦”（合金熔化）现象。轻微的划痕可用刮刀修刮；若磨损量超过厚度1/3或出现剥落、裂纹，则需重新浇铸巴氏合金并机加工。需检查轴瓦与轴颈的接触角度和接触点，通常要求接触角在60°-90°，接触点均匀。 轴承间隙调整：滑动轴承的顶间隙和侧间隙是关键参数，需严格按照制造厂手册标准，通过增减轴瓦接合面垫片或机械加工来调整。间隙过小易导致发热烧瓦，间隙过大会引起振动。 润滑油管理：定期化验润滑油的粘度、水分、酸值和金属颗粒含量。及时更换变质油品，清洗油路和油箱，确保油滤清洁。

3.3 密封系统维护

迷宫密封：检查密封齿的磨损情况，磨损过大会大幅降低密封效果，增加内泄漏，影响风机性能。必要时更换密封体或镶装新的密封齿片。 碳环密封：检查碳环的磨损量和弹簧的弹力。碳环属于易损件，磨损到一定程度必须成组更换，确保各环受力均匀，密封面贴合良好。安装时需特别注意清洁，避免颗粒物卡入。 气封与油封：检查骨架油封的唇口是否老化、开裂，弹簧是否松驰，及时更换。

3.4 壳体与静止部件

检查进气室、蜗壳内部有无腐蚀、磨损或积灰结垢。积垢会改变流道形状，降低风机效率，增加阻力。对于输送腐蚀性气体的风机，内壁防腐涂层的完好性至关重要，出现破损需及时修补。

第四章工业气体输送风机的特殊考量

稀土提纯过程中，除了输送空气，还经常需要输送各类工业气体，如二氧化碳(CO₂)、氮气(N₂)、氧气(O₂)、氦气(He)、氖气(Ne)、氩气(Ar)、氢气(H₂)以及各类混合无毒工业气体。输送不同气体对风机设计提出了特殊要求。

4.1 气体性质的影响与风机选材

密度：气体密度直接影响风机所需的压头和轴功率。例如，输送密度极小的氢气(H₂)时，在相同压比和流量下，所需轴功率远小于输送空气，但叶轮需更高转速或更大尺寸来产生足够的压头。同时，氢气的易泄漏性对密封要求极高。 腐蚀性：氧气(O₂)在高压高温下氧化性极强，要求所有流道接触部件（叶轮、蜗壳、密封）采用铜合金、不锈钢（特定牌号）或不发生火花的材料，并严格去油污。输送含有酸性组分的工业烟气时，需选用耐酸不锈钢或衬覆防腐材料。 危险性：输送氢气、氧气等易燃易爆或强助燃气体时，风机需采用防爆电机，整体设计需杜绝火花产生，电气仪表符合防爆标准。有时需充入惰性气体（如氮气）对轴承箱等进行吹扫保护。 纯度要求：输送高纯度气体（如电子级氩气、氮气）时，风机内腔必须高度清洁，进行脱脂、钝化处理，密封必须绝对可靠，防止润滑油蒸气污染工艺气体或外界空气渗入。

4.2 密封系统的特殊设计

对于贵重气体（如氦、氖）或危险气体，密封是重中之重。除了采用高性能的碳环密封，还可能采用：

干气密封：非接触式机械密封，利用螺旋槽产生流体动压效应实现端面开启，泄漏量极小，几乎无磨损，寿命长。 串联密封：多道密封组合，并在中间通入缓冲气（如氮气），确保工艺气体零泄漏。 磁力传动：彻底取消轴封，将电机与风机叶轮通过磁力耦合器驱动，实现完全静密封，适用于剧毒或极高纯度气体。

4.3 安全与控制系统

输送特殊工业气体的风机，其控制系统需集成气体泄漏检测、轴承温度振动监控、润滑系统压力流量联锁、入口过滤器压差报警、防喘振控制等功能。对于氧气风机，还需监控进出口温度，防止异常温升。

第五章各系列稀土提纯风机选型与应用简述

C(Nd)系列多级离心鼓风机：通过多个叶轮串联，实现较高压比。结构相对紧凑，适用于需要中等偏高压力的工艺环节，如物料气力输送、系统反吹扫等。 CF(Nd)/CJ(Nd)系列专用浮选离心鼓风机：专为选矿浮选工序设计，需提供稳定、持续的空气，流量范围宽，压力适中，强调运行可靠性和经济性。 D(Nd)系列高速高压多级离心鼓风机：如D(Nd)300-1.8，采用齿轮箱增速，使叶轮达到极高转速（可超过10000 rpm），单级或少量叶轮即可产生很高压力。适用于需要高压气体的工艺，如某些还原反应、气体增压输送等。维护技术要求较高。 AI(Nd)系列单级悬臂加压风机：叶轮悬臂安装，结构简单紧凑，维护方便。适用于中小流量、中低压的加压场合，如小型浸出槽曝气。 S(Nd)系列单级高速双支撑加压风机：类似于AII系列，但可能采用更高转速的设计，以实现单级更高的压升。适用于对空间和效率有特定要求的工况。 AII(Nd)系列单级双支撑加压风机：以本文详述的AII(Nd)964-1.33为代表，在稳定性、可靠性、维护便利性及性能之间取得良好平衡，是稀土提纯中主流程加压鼓风的骨干机型。

第六章总结

离心鼓风机作为轻稀土钕提纯工艺流程中的“肺腑”，其稳定、高效、可靠运行至关重要。AII(Nd)964-1.33型单级双支撑加压风机凭借其合理的双支撑结构、针对性的材质与密封设计，以及964 m³/min流量和1.33大气压出口压力的匹配，能够很好地满足钕提纯过程中诸多环节的气体动力需求。

深入理解风机型号的含义、掌握其核心配件（如主轴、叶轮、轴瓦、碳环密封等）的结构与维护要点，是保障风机长周期安全运行的基础。同时，在面对输送空气、二氧化碳、氮气、氧气、氢气等不同工业气体的任务时，必须充分考虑气体的物理化学性质，在风机选材、密封形式和安全控制上做出相应设计，确保工艺安全与气体品质。

随着稀土材料需求的增长和提纯技术的进步，对配套离心鼓风机的效率、可靠性及智能化水平也提出了更高要求。未来，融合了状态监测、故障预测与高效节能技术的智能风机，将在轻稀土钕乃至整个稀土产业的绿色、高效发展中扮演更加关键的角色。

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