Vom Filterpressen-Engineering-Team von Senjie · Zuletzt aktualisiert: 2026-09-14
Kurze Antwort: Eine Filterpresse für die Aufbereitung von Lithiumbatterie-Schlamm und Schwarzmasse verwendet 800 bis 1500 mm PP- oder glasfaserverstärkte PP-Platten, Membranpressung bei 1,5 bis 2,0 MPa und ein geschlossenes Design. Sie entwässert Laugungsrückstände und Lithiumcarbonat auf 15 bis 25 % Feuchtigkeit in 40 bis 90 Minuten Zyklen, mit säurebeständigen Platten, die für 90 oder 120 °C ausgelegt sind.
Wichtige Zahlen auf einen Blick
- Black-Masse-Aufschlämmung ist fein (oft <20 µm), abrasiv und chemisch aggressiv
- Membranplatten mit Kuchenwäsche werden verwendet, um Lithium, Nickel und Cobalt aus dem Kuchen zurückzugewinnen.
- Materialien: PP- oder PVDF-Platten, PP/PTFE-Gewebe je nach Säure und Temperatur
- Die Feuchtigkeitsziele des Kuchens werden durch den nachgeschalteten Laugungs- oder Trocknungsschritt festgelegt, nicht durch eine feste Zahl.
- Ein Filtrationsversuch mit der realen Suspension entscheidet über Plattentyp und Tuch
Eine Schwarzmasse-Recyclinglinie kann bei pH 0,5 bis 1,5 und 60 bis 90 °C laugen und dann Lithiumcarbonat bei pH 11 bis 12 ausfällen. Dieser Leitfaden behandelt die Filtrationsaufgaben, Materialien, Kuchenfeuchteziele und Dimensionierung für Membranfilterpressen im Lithiumbatterie-Service.
Wo wird eine Filterpresse bei der Aufbereitung von Lithiumbatterie-Schlamm und Black Mass eingesetzt?
Eine Filterpresse wird an vier Punkten eingesetzt: Entwässerung von Schwarzmasse-Laugungsrückständen (Graphit und Verunreinigungen), Waschen von ausgefällten Verunreinigungen und Kathodenmetallsalzen, Entwässerung von Lithiumcarbonat-Kristallen und Rückgewinnung von Feststoffen aus Anodenschlamm und Elektrodenbeschichtungswaschwasser.
Schwarze Masse ist die zerkleinerte, gesiebte Fraktion verbrauchter Zellen. Sie enthält 30 bis 50 % Graphit, 20 bis 40 % Nickel-Cobalt-Mangan-Oxide, 3 bis 7 % Lithium und Restelektrolyt. Nach der Schwefelsäurelaugung lösen sich die Metalle, und der Graphit sowie ungelöstes Material verbleiben als Suspension mit 8 bis 20 % Feststoffen. Dieser Rückstand wird filtriert und gewaschen, um die in dem Filterkuchen zurückgehaltene schwangere Laugungslösung (PLS) zurückzugewinnen.
Downstream erzeugt die Entfernung von Eisen, Aluminium und Kupfer gallertartige Hydroxidniederschläge, die langsam filtern, während Nickel- und Cobaltsulfatkristalle leicht filtern. Lithiumcarbonat fällt bei 90 °C als dichte Kristalle aus und erfordert Heißfiltration und Waschen, um Natriumsulfat zu entfernen. Wässrige Anodenschlämme und Spülwasser der Beschichtungslinie enthalten Graphit- und Bindemittelfeststoffe, die eine kleine Kammerfilterpresse vor der Behandlung zurückgewinnt.
Welche Kuchenfeuchte kann eine Filterpresse bei Schwarzmasse-Laugrückständen erreichen?
Eine Membranfilterpresse erreicht 15 bis 25 % Kuchenfeuchtigkeit bei Schwarzmasse-Laugungsrückständen, verglichen mit 30 bis 40 % bei einer Standard-Kammerfilterpresse, weil der graphitreiche Rückstand sich unter 1,5 bis 2,0 MPa Pressdruck gut komprimiert und auf Luftdurchblasen anspricht.
Jedes Prozent Feuchtigkeit im Rückstand ist PLS, das gelöstes Nickel, Kobalt und Lithium enthält. Die Tabelle gibt typische Werte je nach Betriebszustand an, wobei eine Beschickung mit 0,6 bis 1,0 MPa, ein Pressen mit 1,5 bis 2,0 MPa, wo angegeben, und ein Luftblasen mit 0,4 bis 0,6 MPa angenommen werden.
| Zoll | Feste Einsatzstoffe | Pressentyp | Kuchenfeuchtigkeit | Zykluszeit | Kuchenwäsche |
|---|---|---|---|---|---|
| Schwarzmassen-Laugungsrückstand | 8–20% | Membran | 15–25% | 45–90 Min. | 2–3 Verdrängungswäschen |
| Fe/Al/Cu-Hydroxid-Verunreinigungsfilterkuchen | 3–8% | Membran | 45–60% | 60–120 Min. | 1–2 Wäschen |
| Lithiumcarbonat-Kristalle | 15–30% | Membran oder Kammer | 10–18% | 30–60 Min. | Heißes Wasser, 1–2 Volumen |
| Nickel-/Cobaltsulfat-Kristalle | 20–35% | Kammer | 8–15% | 30–45 Min. | Gesättigte Lösung waschen |
| Anodenaufschlämmung / Beschichtungswaschwasser-Feststoffe | 2–6% | Kammer | 35–50% | 60–120 Min. | Keine |
Hydroxid-Schlammkuchen sind die Ausnahme. Sie sind gelartig und halten Wasser selbst unter Druck zurück; 0,5 bis 2 kg/t Flockungsmittel oder geimpfte Fällung verbessern sowohl die Filtrationsrate als auch die Endfeuchtigkeit. Für Benchmarks in anderen Bereichen siehe die Tabelle der Typischer Feuchtigkeitsgehalt des Filterkuchens nach Branche.
Welche Filterplatten- und Rahmenmaterialien widerstehen Säurelaugung und heißer Lithiumlauge?
Polypropylen (PP)-Platten, ausgelegt für 90 °C, sind beständig gegen Laugen- und Fällungslösungen mit bis zu 20 % Schwefelsäure, und glasfaserverstärkte PP-Platten, ausgelegt für 120 °C, werden dort eingesetzt, wo die heiße Lithiumcarbonat-Filtration oder Dampfreinigung 90 °C überschreitet.
PP-Kammer und Membranfilterplatten Sie sind gegenüber saurer Laugungslösung, Chlorid und heißer alkalischer Lithiumlauge innerhalb ihrer Temperaturgrenzen inert. Die Schwachstellen sind die Metallteile.
- Teller: PP unter 90 °C; glasfaserverstärktes PP für 90 bis 120 °C. Für Schwefelsäure über 10 % eine PP-Membran angeben.
- Rahmen und Träger: Kohlenstoffstahl mit Gummiauskleidung oder 2 bis 3 mm PP-Verkleidung für Säuredienst; SS316 Seitenholme und Kopfplatten, wo der Rahmen säuregewaschen oder Chloridnebel ausgesetzt ist.
- Zuführverteiler und Rohrleitungen: PP, PVDF oder PTFE-ausgekleideter Stahl. Vermeiden Sie blanken SS304 in der Säurezufuhr.
- Tellerhalter und Schaltkette: SS316 oder PP-beschichteter Stahl.
- Filtertuch: PP-Monofilament oder Multifilament für Säureanwendungen; PET nur für neutrale Flotte. Siehe die Filterpresstuch-Sortiment.
Lithiumcarbonat wird bei 85 bis 95 °C filtriert, wobei eine PP-Platte mit einer Nennbelastbarkeit bis 90 °C unter einem hydraulischen Schließdruck von 20 bis 25 MPa kriecht; glasfaserverstärkte PP-Platten behalten ihre Form. Perry’s Chemical Engineers’ Handbook, 9th ed. bietet Filtrationstheorie und Materialverträglichkeitstabellen für die Detailkonstruktion.
Warum benötigen Schwarzmasse- und Lithiumfiltration eine geschlossene Filterpresse?
Eine geschlossene Filterpresse ist erforderlich, weil die Schwarzmasse-Aufschlämmung Wasserstoff und Restelektrolytdämpfe freisetzt, die saure Laugungslösung während des Luftblasens Aerosol bildet und Lithium- und Cobaltverbindungen als Staub eingestuft sind, der während des Kuchenaustrags nicht entweichen darf.
Eine geschlossene Bauweise fügt drei Elemente hinzu. Eine Tropfwanne mit versiegeltem Ablauf führt Filtrat und Waschflüssigkeit in den Prozess zurück. Seiten- und Deckplatten umschließen das Plattenpaket, mit einem Absaugstutzen zu einem Scrubber bei 2 bis 4 Luftwechseln pro Minute. Eine Bombenschachttür unter dem Plattenpaket öffnet sich nur während der Entladung, sodass der Kuchen in einen Trichter unter Unterdruck fällt.
Eine SPS-gesteuerte Presse mit automatischer Plattenverschiebung und Tuchwäsche bei 8 bis 10 MPa entlädt den Kuchen, ohne dass jemand den Behälter betreten muss. Filtrat, das freie Säure enthält, sollte in PP- oder PVDF-Rohren geleitet werden, niemals über eine offene Rinne.
Welche Größe einer Filterpresse benötigt eine Batterie-Recyclinganlage?
Eine hydrometallurgische Anlage für Schwarzmasse mit 5000 bis 10000 t/Jahr benötigt typischerweise ein bis zwei Membranfilterpressen mit Platten von 1000 bis 1250 mm und 100 bis 250 m² Filterfläche für die Laugungsrückstände, plus kleinere Pressen mit 630 bis 800 mm für Verunreinigungen und Lithiumcarbonat-Kuchen.
Der nasse Filterkuchen aus dem Laugungsrückstand der schwarzen Masse hat eine Dichte von etwa 1,3 bis 1,5 t/m³. Eine Membranplatte mit 1000 mm und einer Kammerntiefe von 32 mm fasst etwa 25 bis 28 Liter Kuchen; eine Platte mit 1250 mm fasst 40 bis 45 Liter; eine Platte mit 1500 mm fasst 65 bis 75 Liter.
| Schwarze Masse verarbeitet | Laugungsrückstand (trocken) | Plattengröße | Platten pro Presse | Filterbereich | Zyklen pro Tag |
|---|---|---|---|---|---|
| 1.000–2.000 t/Jahr | 1,5–3 t/Tag | 800 mm | 30–50 | 35–60 m² | 4–6 |
| 3.000–5.000 t/Jahr | 4–7 t/Tag | 1000 mm | 40–70 | 70–130 m² | 5–8 |
| 5.000–10.000 t/Jahr | 7–14 t/Tag | 1250 mm | 50–90 | 140–250 m² | 6–10 |
| 10.000–20.000 t/Jahr | 14–28 t/Tag | 1500 mm | 60–110 | 250–450 m² | 8–12 |
Die Methode zur Umrechnung von täglichen Feststoffen in die Plattenzahl befindet sich im Leitfaden auf Wie berechnet man die Kapazität einer Filterpresse?Für Futter, luftbetriebene Membranpumpen In PP- oder PVDF-Ausführung für Säurerückstände bis 0,7 MPa; für eine Einspeisung mit 1,0 MPa wird eine mit PVDF ausgekleidete Exzenterschneckenpumpe verwendet.
Wie lange dauert ein Filterpressenzyklus bei der Filtration von Lithiumcarbonat und Kathodensalz?
Ein Lithiumcarbonat-Filtrationszyklus auf einer Membranpresse dauert 30 bis 60 Minuten: 10 bis 20 Minuten Beschickung, 5 bis 10 Minuten heiße Verdrängungswäsche, 5 bis 10 Minuten Pressen und Luftblasen sowie 5 bis 10 Minuten Entladung.
Der Waschschritt steuert die Produktreinheit. Natriumsulfat-Mutterlauge wird mit 1 bis 2 Kuchenvolumina entionisiertem Wasser bei 80 bis 90 °C verdrängt; kaltes Waschwasser löst Lithiumcarbonat wieder auf und senkt die Ausbeute. Das Membranpressen vor dem Waschen verdichtet den Kuchen, sodass sich das Waschwasser als Pfropfen bewegt und nicht kanalisiert.
Die Zyklen für den Laugungsrückstand der schwarzen Masse dauern 45 bis 90 Minuten, da zwei oder drei Waschgänge erforderlich sind, um PLS aus dem porösen Graphitkuchen zurückzugewinnen. Die Hydroxidkuchen der Verunreinigungen dauern 60 bis 120 Minuten und bilden in vielen Anlagen den Engpass.
Warum eine Lithiumbatterie-Schlammfilterpresse von Senjie kaufen?
Senjie ist ein in China ansässiger Hersteller von Kammer-, Membran- und vollautomatischen Filterpressen, Filterplatten, Filtertüchern und Speisepumpen. Changzhou Senjie Environmental Equipment Co., Ltd. baut seit 2014 Filterpressen und exportiert in mehr als 40 Länder in Südostasien, Indien, Afrika, den Nahen Osten und Lateinamerika.
Für Batterierecycling-Aufgaben liefert Senjie Membranfilterpressen mit 800 bis 1500 mm PP- oder glasfaserverstärkten PP-Platten, PP-ummantelten oder SS316-Rahmenkomponenten, geschlossenen Gehäusen mit Absaugstutzen, Auffangwannen, PVDF-Zufuhrverteilern sowie PLC-gesteuerter Plattenverschiebung und Tuchwäsche, mit einem Werksprobelauf vor dem Versand.
Senden Sie Ihre Suspensionsdaten (Feststoffgehalt %, pH-Wert, Temperatur, Partikelgröße und Tagesleistung) an die Senjie Engineering Team für einen Größenbestimmungsvorschlag und ein Angebot.
Häufig gestellte Fragen
Kann eine Filterpresse eine schwefelsaure Laugensuspension aus Schwarzmasse verarbeiten?
Ja. Polypropylen-Platten und PP-Gewebe sind gegenüber Schwefelsäure in den bei der Schwarzmasse-Laugung verwendeten Konzentrationen von 5 bis 20 %, bis zu 90 °C, inert. Der Rahmen, das Zufuhrverteilerrohr und die Aufhängungen müssen mit PP beschichtet, gummiert, mit PVDF ausgekleidet oder aus SS316 sein, um Korrosion zu vermeiden.
Welche Kuchenfeuchte ist bei Lithiumcarbonat mit einer Filterpresse möglich?
Eine Membranfilterpresse erreicht 10 bis 18 % Kuchenfeuchtigkeit bei Lithiumcarbonat-Kristallen nach dem Auspressen bei 1,5 bis 2,0 MPa und Luftdurchblasen. Eine Kammerfilterpresse ohne Auspressen ergibt 18 bis 25 %.
Brauche ich eine Membranfilterpresse oder reicht eine Kammerfilterpresse?
Verwenden Sie eine Membranpresse für Schwarzmasse-Laugungsrückstände, Hydroxid-Verunreinigungsfilterkuchen und Lithiumcarbonat, wobei 10 bis 15 Prozentpunkte niedrigere Feuchtigkeit Lösung oder Produkt zurückgewinnen. Eine Kammerfilterpresse ist ausreichend für Nickel- und Kobaltsulfatkristalle und Anodenschlammfeststoffe.
Welche Plattengröße ist typisch für eine Filterpresse zum Batterierecycling?
Die meisten Batterie-Recyclinganlagen verwenden Platten mit 800 bis 1500 mm. Anlagen mit weniger als 2000 t/Jahr Black Mass betreiben Pressen mit 800 mm; Anlagen mit 5000 bis 10000 t/Jahr betreiben 1000 bis 1250 mm; größere Linien verwenden 1500 mm.
Warum sollte die Filterpresse für Black Mass gekapselt sein?
Schwarzmasseschlamm kann Wasserstoff und Elektrolytdampf freisetzen, bei der Luftblasung bildet saure Flüssigkeit Aerosol, und Cobalt- und Lithiumverbindungen sind gefährliche Stäube. Eine geschlossene Presse mit Auffangwanne, Absaugstutzen und Bombenschacht-Entladetür enthält alle drei.
Dieser Artikel ist Teil unseres Leitfadens zu Energie und neue Energien.