轻稀土钕(Nd)提纯离心鼓风机技术解析：以AII(Nd)623-1.72型风机为核心

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轻稀土钕(Nd)提纯离心鼓风机技术解析：以AII(Nd)623-1.72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)623-1.72、风机配件维修、工业气体输送、稀土冶炼专用风机

前言

在稀土，特别是轻稀土（铈组）中钕（Nd）的冶炼与提纯工艺链中，离心鼓风机扮演着至关重要的“动力肺腑”角色。从采矿浮选、焙烧分解到萃取分离、金属制备，多个环节都需要风机提供稳定、可控且特定介质的气流，以实现氧化、搅拌、输送、气提、保护或反应等关键功能。风机的性能直接影响到生产过程的效率、能耗、安全性与最终产品的纯度。本文将围绕轻稀土钕提纯工艺中广泛应用的各类离心鼓风机，特别是对AII(Nd)623-1.72型单级双支撑加压风机进行深入剖析，并系统阐述其关键配件构成、维修要点以及输送不同工业气体的特殊考量。

第一章：轻稀土钕提纯工艺与风机系统概述

轻稀土钕的提纯是一个复杂的物理化学过程，通常涉及以下主要工序，每道工序对风机的需求各异：

采矿与选矿阶段：原矿经破碎、磨矿后，需通过浮选工艺分离稀土矿物。此阶段常使用“CF(Nd)”型或“CJ(Nd)”型系列专用浮选离心鼓风机，为浮选槽提供均匀、稳定的充气，气泡大小与分布直接影响选矿指标。风机需具备良好的流量调节性和抗潮湿环境能力。 焙烧与分解阶段：精矿通过高温焙烧（如碳酸盐焙烧、硫酸化焙烧）进行分解。此过程可能需要“C(Nd)”型系列多级离心鼓风机或“D(Nd)”型系列高速高压多级离心鼓风机，为焙烧窑提供助燃空气（氧气）或特定气氛（如控制性氧化或还原气氛），要求风机耐温、耐压、且材质能抵抗一定腐蚀。 湿法冶金与萃取分离阶段：这是钕提纯的核心。浸出、净化、溶剂萃取等工序中，可能需要风机进行溶液搅拌（通过气体鼓泡）、废气抽排（如酸性烟气）、或提供保护性气体（如氮气N₂）防止氧化。此阶段对风机的耐腐蚀性、密封性要求极高。“AI(Nd)”型、“S(Nd)”型及“AII(Nd)”型系列加压风机常被用于此类场合，输送空气或特定工业气体。 金属制备与加工阶段：电解制备金属钕或真空蒸馏提纯时，可能需要氩气（Ar）等惰性气体作为保护气氛。输送高纯度惰性气体的风机，其密封性和内部洁净度是关键。

风机型号的命名规则，如示例“ D(Nd)300-1.8”，清晰传达了其基本参数：“D”代表系列；“Nd”表明适用于钕提纯工艺或进行了相应设计优化；“300”通常表示额定流量（此处为300立方米每分钟）；“-1.8”表示出口绝对压力为1.8个标准大气压（ata）。若无进风口压力特殊标注（如“/0.8”表示进口压力0.8ata），则默认进口压力为1个标准大气压。

第二章：AII(Nd)623-1.72型单级双支撑加压风机深度解析

AII(Nd)623-1.72型风机是“AII(Nd)”型系列的代表型号之一，在钕提纯的湿法冶金及气体输送环节应用广泛。

型号释义与性能定位： AII：代表单级、双支撑、叶轮悬于两轴承之间的结构形式。这种设计相比悬臂式（AI型）具有更好的转子刚性，适用于中等压力、流量稳定的工况。 (Nd)：专为或适用于钕提纯工艺设计，可能在材质选择、密封形式或防腐蚀处理上进行了特殊优化。 623：通常指风机在设计点下的流量参数，具体单位需依据厂家标准，常见为立方米每分钟（m³/min）或每小时（m³/h）。结合系列特点，623很可能代表约623 m³/min的进气流量。 -1.72：表示风机的出口绝对压力为1.72个标准大气压，即出口表压约为0.72公斤力/平方厘米（kgf/cm²）。这表明该风机是一种中低压加压风机，适合用于反应釜鼓泡搅拌、气体提升输送或需要一定压力克服后续系统阻力的场景。 结构特点与优势： 双支撑结构：主轴两端由轴承支撑，叶轮位于中间。这种结构显著降低了主轴挠度，提高了转子系统的临界转速，运行更平稳，振动小，适用于长期连续运行。 单级加压：通过一个高效的离心叶轮实现气体加压。结构相对多级风机更简单，维护方便，成本较低，在满足压力需求的前提下是经济之选。 适用于多种介质：根据输送气体（如空气、N₂、Ar等）的特性，可选用不同的材质和密封方案，使其能适应钕提纯车间多种气体输送任务。 工作特性：其性能遵循离心式风机的通用特性。在恒定转速下，流量与压力之间的关系大致呈抛物线下降趋势；功率需求随流量增加而增加；效率曲线存在一个最高点，即最佳效率点（BEP），风机应尽可能选型在BEP附近运行。对于AII(Nd)623-1.72，其设计点即在流量623单位、压力1.72ata附近达到较高效率。

第三章：风机核心配件详解

以AII(Nd)系列风机为例，其可靠运行依赖于一系列精密配件：

风机主轴：作为转子的核心承载件，传递扭矩并承受径向和轴向载荷。通常采用高强度合金钢（如42CrMo）锻制，经调质处理和精密加工，确保足够的强度、刚度和表面硬度。其直线度、轴颈的同轴度与表面粗糙度要求极高。 风机轴承与轴瓦：对于AII型等采用滑动轴承的大型风机，轴瓦是关键部件。一般采用巴氏合金（锡基或铅基）衬层浇铸在钢背上制成，具有良好的嵌入性、顺应性和抗胶合能力。润滑系统提供稳定的油膜，将旋转摩擦转化为液体摩擦。轴承的间隙调整、瓦背过盈量以及油槽设计都至关重要。 风机转子总成：包括主轴、叶轮、平衡盘（如有）、联轴器部件等。叶轮是做功核心，其设计（如叶片型线、出口角、宽度）决定了风机的压力-流量特性。材质需根据气体性质选择，可能为不锈钢、合金钢或特殊涂层材料。转子组装后必须进行严格的动平衡校正，通常要求达到G2.5或更高精度等级，以消除不平衡力，保证低振动运行。 密封系统： 气封（迷宫密封）：通常安装在机壳与轴之间，用于减少高压侧气体向低压侧的泄漏。由一系列环形齿片与轴（或轴套）形成曲折通道，利用节流效应密封。材质常为铝或铜合金，以防与轴摩擦时产生火花。油封：位于轴承箱端部，主要防止润滑油外泄和外界灰尘进入。常用形式包括骨架油封或柔性石墨环。 碳环密封：在输送有毒、贵重或危险气体（如H₂、He）时，常采用碳环密封作为更可靠的轴封。由多个碳环组成，在弹簧力作用下紧贴轴套端面，实现接触式密封。其密封效果好，但会产生摩擦磨损，需有少量隔离气（通常为惰性气体）进行保护和吹扫。 轴承箱：容纳轴承（轴瓦）、润滑油的壳体。它需要保证轴承的对中性和稳定性，具有良好的散热结构。油位计、温度计探头、油冷却器等常集成或连接其上。

第四章：风机维护与修理要点

定期维护和针对性修理是保障风机长周期安全运行的关键。

日常维护： 振动与温度监测：定期检测轴承箱振动速度和温度，是发现转子不平衡、对中不良、轴承磨损或润滑故障的最直接手段。 润滑系统维护：检查润滑油油位、油质（定期化验），清洗或更换滤网，确保冷却器工作正常。 密封检查：观察气封、油封是否有异常泄漏。对于碳环密封，检查隔离气压力和流量是否正常。 螺栓紧固与清洁：检查关键连接螺栓是否松动，保持风机表面清洁。 常见故障与修理： 振动超标：最常见故障。原因包括：转子积垢或部件脱落导致不平衡，需清洁或重新动平衡；联轴器对中偏差，需重新校准；轴承（轴瓦）磨损间隙过大，需刮研或更换轴瓦；地脚螺栓松动；基础刚度不足等。修理需遵循“先查因，后处理”原则，精确诊断。 轴承温度高：可能因润滑油不足、变质、油路堵塞、冷却不良、轴承间隙过小或过大、负载过载引起。需针对性换油、清堵、调整冷却或检修轴承。 性能下降（压力/流量不足）：可能因进口过滤器堵塞、密封间隙磨损过大导致内泄漏增加、叶轮腐蚀或磨损、转速下降等。需检查清洗滤网，测量并调整密封间隙，必要时修复或更换叶轮。异响：可能来自轴承损坏、转子与静止件摩擦（如气封碰磨）、喘振等。需立即停机检查，避免事故扩大。 零部件修复： 轴瓦修复：巴氏合金层出现磨损、裂纹、剥落时，需重新浇铸或更换备件。刮研是保证轴瓦与轴颈良好接触的关键手工技艺。 叶轮修复：对于局部腐蚀或磨损，可采用堆焊后机加工修复。但需注意控制焊接变形和应力，修复后必须重新做动平衡。 主轴修复：轴颈磨损可采用镀铬、热喷涂后磨削修复。键槽损坏可考虑修整后配加大键或在新位置重开键槽。 密封更换：气封齿磨损后需按图纸尺寸更换。更换碳环密封时，需仔细测量各环的端面平行度和组件的总体轴向间隙。

第五章：输送不同工业气体的特殊考量

在钕提纯中，风机输送的气体多样，选型与使用需特别注意：

空气：最常见介质。注意空气中可能含有粉尘、湿气，入口需加过滤器，对于潮湿空气需考虑防腐和可能的凝结水排放。 工业烟气：可能含有SO₂、HCl、氟化物等腐蚀性成分及颗粒物。风机需采用耐蚀材料（如双相不锈钢、高镍合金或内衬防腐层），密封需加强，并可能需前置除尘、降温装置。 二氧化碳（CO₂）、氮气（N₂）、氩气（Ar）：一般为惰性或过程气体。关键在于系统的严密性，防止泄漏造成气体损失或安全隐患。密封首选碳环密封等高效形式。对于高纯度气体，风机内部需进行脱脂、洁净处理。 氧气（O₂）：强氧化剂，危险性高。所有与氧气接触的部件（叶轮、机壳、管道）必须彻底除油，材质需选用禁油材料（如铜合金、不锈钢并经特殊脱脂处理），且禁油施工。运转中需严防油脂进入。 氢气（H₂）、氦气（He）：分子量小，密度低，易泄漏。对风机密封性要求极高，必须采用如碳环密封、干气密封等特殊轴封。同时，由于气体特性，风机的压比和性能曲线会与输送空气时有显著差异，选型时必须进行换算或重新设计。氢气还有爆炸风险，需防爆设计。 混合无毒工业气体：需明确气体成分比例，以确定其平均分子量、密度、绝热指数等热物理性质，这些参数直接影响风机的压头、功率和性能。同时需分析其中是否含有腐蚀性、易冷凝或易燃成分，相应采取防护措施。

结论

离心鼓风机是轻稀土钕提纯工业装备体系中的关键动力设备。从适用于高压大风量的D(Nd)系列多级风机，到专为浮选设计的CF(Nd)/CJ(Nd)系列，再到结构紧凑、应用灵活的AII(Nd)型单级双支撑风机，每一类型号都有其明确的工艺定位。深入理解如AII(Nd)623-1.72这类典型风机的型号含义、结构原理、性能特点，熟练掌握其主轴、轴承、转子、密封等核心配件的技术要求与维护修理技能，并深刻认识到输送不同工业气体（从空气、惰性气体到氧气、氢气）带来的特殊挑战与应对策略，是保障稀土冶炼生产线稳定、高效、安全运行的技术基石。随着稀土产业向精细化、高端化发展，对配套风机的可靠性、能效和适应性也提出了更高要求，这需要我们风机技术工作者不断深化专业知识，推动技术升级与应用创新。

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