Par l'équipe d'ingénierie Senjie Filter Press · Dernière mise à jour : 2026-09-14
Réponse rapide : Un filtre-presse pour le recyclage des boues de batteries au lithium et de la masse noire utilise des plaques en PP ou en PP renforcé de verre de 800 à 1500 mm, une compression membranaire à 1,5 à 2,0 MPa et une conception fermée. Il déshydrate les résidus de lixiviation et le carbonate de lithium jusqu'à une humidité de 15 à 25 % en cycles de 40 à 90 minutes, avec des plaques résistantes aux acides nominales à 90 ou 120 °C.
Chiffres clés en un coup d'œil
- La suspension de masse noire est fine (souvent <20 µm), abrasive et chimiquement agressive
- Les plaques à membrane avec lavage du gâteau sont utilisées pour récupérer le lithium, le nickel et le cobalt du gâteau
- Matériaux : plaques en PP ou PVDF, tissu en PP/PTFE selon l'acide et la température
- Les objectifs d'humidité du gâteau sont définis par l'étape de lixiviation ou de séchage en aval, et non par un chiffre fixe
- Un test de filtration sur la boue réelle détermine le type de plaque et le tissu
Une ligne de recyclage de masse noire peut lixivier à un pH de 0,5 à 1,5 et à 60 à 90 °C, puis précipiter le carbonate de lithium à un pH de 11 à 12. Ce guide couvre les fonctions de filtration, les matériaux, les objectifs d'humidité du gâteau et le dimensionnement pour Filtres-presses à membranes au service des batteries au lithium.
Où une presse à filtre est-elle utilisée dans la suspension de batterie au lithium et le recyclage de la masse noire ?
Un filtre-presse est utilisé à quatre points : la déshydratation du résidu de lixiviation de la masse noire (graphite et impuretés), le lavage des sels d'impuretés précipitées et de métaux cathodiques, la déshydratation des cristaux de carbonate de lithium, et la récupération des solides à partir de la suspension d'anode et de l'eau de lavage de revêtement d'électrode.
La masse noire est la fraction broyée et tamisée des cellules usagées. Elle contient 30 à 50 % de graphite, 20 à 40 % d'oxydes de nickel-cobalt-manganèse, 3 à 7 % de lithium et des électrolytes résiduels. Après lixiviation à l'acide sulfurique, les métaux se dissolvent et le graphite ainsi que les matières non dissoutes restent sous forme de boue à 8 à 20 % de solides. Ce résidu est filtré et lavé pour récupérer la solution de lixiviation enrichie (PLS) retenue dans le gâteau.
En aval, l’élimination du fer, de l’aluminium et du cuivre produit des précipités d’hydroxyde gélatineux qui filtrent lentement, tandis que les cristaux de sulfate de nickel et de cobalt filtrent facilement. Le carbonate de lithium précipite sous forme de cristaux denses à 90 °C et nécessite une filtration et un lavage à chaud pour éliminer le sulfate de sodium. La suspension d’anode à base d’eau et l’eau de lavage de la ligne de revêtement contiennent du graphite et des solides de liant qu’une petite presse à chambre récupère avant le traitement.
Quelle humidité de gâteau un filtre-presse peut-il atteindre sur un résidu de lixiviation de masse noire ?
Un filtre-presse à membrane atteint une humidité du gâteau de 15 à 25 % sur les résidus de lixiviation de la masse noire, contre 30 à 40 % sur une presse à chambres standard, car les résidus riches en graphite se compriment bien sous une pression de pressage de 1,5 à 2,0 MPa et réagissent au soufflage d'air.
Chaque point de pourcentage d'humidité dans le résidu est du PLS contenant du nickel, du cobalt et du lithium dissous. Le tableau donne des valeurs typiques selon le régime, en supposant une alimentation à 0,6 à 1,0 MPa, un pressage à 1,5 à 2,0 MPa lorsque indiqué et un soufflage d'air à 0,4 à 0,6 MPa.
| Duty | Solides d'alimentation | Type de presse | Humidité du gâteau | Temps de cycle | Lavage du gâteau |
|---|---|---|---|---|---|
| Résidu de lixiviation de masse noire | 8–20% | Membrane | 15–25% | 45–90 min | 2–3 lavages par déplacement |
| Gâteau d'impuretés d'hydroxyde de Fe/Al/Cu | 3–8% | Membrane | 45–60% | 60–120 min | 1–2 lavages |
| Cristaux de carbonate de lithium | 15–30% | Membrane ou chambre | 10–18% | 30–60 min | Eau chaude, 1 à 2 volumes |
| Cristaux de sulfate de nickel/cobalt | 20–35% | Chambre | 8–15% | 30–45 min | Lavage à solution saturée |
| Boues d'anode / solides de lavage des eaux de revêtement | 2–6% | Chambre | 35–50% | 60–120 min | Aucun |
Les gâteaux d'impuretés d'hydroxyde font exception. Ils sont gélatineux et retiennent l'eau même sous pression ; 0,5 à 2 kg/t de floculant ou une précipitation ensemencée améliorent à la fois la vitesse de filtration et l'humidité finale. Pour des références dans d'autres secteurs, voir le tableau des Teneur en humidité typique du gâteau de filtration par industrie.
Quels matériaux de plaque et de cadre de filtre résistent à la lixiviation acide et à la liqueur de lithium chaude ?
Les plaques en polypropylène (PP) homologuées jusqu'à 90 °C résistent aux liqueurs de lixiviation et de précipitation contenant jusqu'à 20 % d'acide sulfurique, et des plaques en PP renforcé de verre homologuées jusqu'à 120 °C sont spécifiées lorsque la filtration à chaud du carbonate de lithium ou le nettoyage à la vapeur dépasse 90 °C.
Chambre PP et Plaques de filtration à membrane sont inertes vis-à-vis de la solution de lixiviation acide, du chlorure et de la liqueur de lithium alcaline chaude dans les limites de leur température nominale. Les points faibles sont les parties métalliques.
- Plaques : PP en dessous de 90 °C ; PP renforcé de verre pour 90 à 120 °C. Spécifier une membrane en PP pour l'acide sulfurique supérieur à 10 %.
- Châssis et poutres : acier au carbone avec revêtement en caoutchouc ou placage en PP de 2 à 3 mm pour service acide ; poutres latérales et plaques de tête en SS316 lorsque le cadre est lavé à l'acide ou exposé à un brouillard chloruré.
- Collecteur d'alimentation et tuyauterie : PP, PVDF ou acier revêtu de PTFE. Éviter l'acier inoxydable 304 nu dans l'alimentation en acide.
- Porte-assiettes et chaîne de déplacement : SS316 ou acier revêtu de PP.
- Tissu filtrant : PP monofilament ou multifilament pour les services acides ; PET uniquement pour les liqueurs neutres. Voir la gamme de toiles de filtre-presse.
Le carbonate de lithium est filtré entre 85 et 95 °C, température à laquelle un plateau en PP homologué pour 90 °C fluage sous une pression de fermeture hydraulique de 20 à 25 MPa ; les plateaux en PP renforcé de fibres de verre conservent leur forme. Perry’s Chemical Engineers’ Handbook, 9e éd. fournit la théorie de la filtration et des tableaux de compatibilité des matériaux pour la conception détaillée.
Pourquoi la masse noire et la filtration du lithium nécessitent-elles une presse à filtre fermée ?
Un filtre-presse fermé est nécessaire car la suspension de masse noire libère de l'hydrogène et des vapeurs d'électrolyte résiduelles, la liqueur de lixiviation acide forme un aérosol lors du soufflage d'air, et les composés de lithium et de cobalt sont des poussières classifiées qui ne doivent pas s'échapper lors du déchargement du gâteau.
Une conception fermée ajoute trois éléments. Un bac d'égouttage avec une évacuation scellée renvoie le filtrat et la liqueur de lavage vers le procédé. Des panneaux latéraux et supérieurs enferment le paquet de plaques, avec un port d'extraction vers un laveur à 2 à 4 renouvellements d'air par minute. Une trappe sous le paquet de plaques ne s'ouvre que pendant la décharge, de sorte que le gâteau tombe dans une trémie sous pression négative.
Une presse contrôlée par automate programmable avec déplacement automatique des plateaux et lavage du tissu à 8 à 10 MPa décharge le gâteau sans que personne n'entre dans l'enceinte. Le filtrat contenant de l'acide libre doit être acheminé dans du PP ou du PVDF, jamais par une rigole ouverte.
Quelle taille de filtre-presse une usine de recyclage de batteries nécessite-t-elle ?
Une usine hydrométallurgique de black mass de 5000 à 10000 t/an nécessite généralement un à deux filtres-presses à membrane avec des plaques de 1000 à 1250 mm et une surface de filtration de 100 à 250 m² pour le traitement des résidus de lixiviation, ainsi que des presses plus petites de 630 à 800 mm pour les gâteaux d'impuretés et de carbonate de lithium.
Le résidu de lixiviation de masse noire a une densité de gâteau humide d'environ 1,3 à 1,5 t/m³. Une plaque à membrane de 1000 mm avec une profondeur de chambre de 32 mm contient environ 25 à 28 litres de gâteau ; une plaque de 1250 mm contient 40 à 45 litres ; une plaque de 1500 mm contient 65 à 75 litres.
| Masse noire traitée | Résidu de lixiviation (sec) | Taille de la plaque | Plaques par presse | Zone de filtration | Cycles par jour |
|---|---|---|---|---|---|
| 1 000–2 000 t/an | 1,5–3 t/jour | 800 mm | 30–50 | 35–60 m² | 4–6 |
| 3 000–5 000 t/an | 4–7 t/jour | 1000 mm | 40–70 | 70–130 m² | 5–8 |
| 5 000–10 000 t/an | 7–14 t/jour | 1250 mm | 50–90 | 140–250 m² | 6–10 |
| 10 000–20 000 t/an | 14–28 t/jour | 1500 mm | 60–110 | 250–450 m² | 8–12 |
La méthode de conversion des solides quotidiens en numération sur plaque se trouve dans le guide sur Comment calculer la capacité d'un filtre-presse. Pour l'alimentation, pompes à membrane à commande pneumatique en PP ou PVDF convient pour les résidus acides jusqu'à 0,7 MPa ; une pompe à cavité progressive doublée de PVDF est utilisée pour une alimentation à 1,0 MPa.
Quelle est la durée d'un cycle de filtre-presse dans la filtration du carbonate de lithium et des sels de cathode ?
Un cycle de filtration du carbonate de lithium sur un filtre-presse à membrane dure de 30 à 60 minutes : 10 à 20 minutes d'alimentation, 5 à 10 minutes de lavage par déplacement à chaud, 5 à 10 minutes de pressage et soufflage d'air, et 5 à 10 minutes de déchargement.
L'étape de lavage contrôle la pureté du produit. La liqueur mère de sulfate de sodium est déplacée avec 1 à 2 volumes de gâteau d'eau déminéralisée à 80 à 90 °C ; une eau de lavage froide redissout le carbonate de lithium et réduit le rendement. La compression membranaire avant le lavage compacte le gâteau afin que l'eau de lavage se déplace en bouchon au lieu de former des chemins préférentiels.
Les cycles de résidus de lixiviation de masse noire durent de 45 à 90 minutes car deux ou trois lavages sont nécessaires pour récupérer le PLS du gâteau de graphite poreux. Les gâteaux d'hydroxyde d'impuretés durent de 60 à 120 minutes et constituent le goulot d'étranglement dans de nombreuses usines.
Pourquoi acheter une presse à filtre pour boue de batterie au lithium chez Senjie ?
Senjie est un fabricant basé en Chine de filtres-presses à chambre, à membrane et entièrement automatiques, de plaques filtrantes, de toiles filtrantes et de pompes d'alimentation. Changzhou Senjie Environmental Equipment Co., Ltd. fabrique des filtres-presses depuis 2014 et exporte vers plus de 40 pays en Asie du Sud-Est, en Inde, en Afrique, au Moyen-Orient et en Amérique latine.
Pour les opérations de recyclage des batteries, Senjie fournit des presses à membranes avec des plateaux en PP ou en PP renforcé de verre de 800 à 1500 mm, des composants de cadre en PP ou en SS316, des enceintes fermées avec ports d'extraction, des bacs de récupération, des collecteurs d'alimentation en PVDF et un déplacement des plateaux et un lavage des toiles contrôlés par PLC, avec un essai en usine avant expédition.
Envoyez vos données de suspension (pourcentage de solides, pH, température, taille des particules et tonnage journalier) à l'adresse Équipe d'ingénierie Senjie pour une proposition de dimensionnement et un devis.
Foire aux questions
Une presse à filtre peut-elle traiter une boue de lixiviation à l'acide sulfurique provenant de la masse noire ?
Oui. Les plaques en polypropylène et le tissu PP sont inertes à l'acide sulfurique aux concentrations de 5 à 20 % utilisées dans la lixiviation de la masse noire, jusqu'à 90 °C. Le cadre, le collecteur d'alimentation et les supports doivent être revêtus de PP, doublés de caoutchouc, doublés de PVDF ou en SS316 pour éviter la corrosion.
Quelle humidité de gâteau est possible sur le carbonate de lithium avec un filtre-presse ?
Une presse à filtre à membrane atteint une humidité du gâteau de 10 à 18 % sur les cristaux de carbonate de lithium après pressage à 1,5 à 2,0 MPa et soufflage d'air. Une presse à chambres sans pressage donne 18 à 25 %.
Ai-je besoin d'une presse à filtre à membrane ou une presse à chambre suffit-elle ?
Utilisez une presse à membrane pour les résidus de lixiviation de la masse noire, les gâteaux d'impuretés d'hydroxyde et le carbonate de lithium, où une humidité inférieure de 10 à 15 points de pourcentage permet de récupérer la solution ou le produit. Une presse à chambre suffit pour les cristaux de sulfate de nickel et de cobalt et les solides de boue d'anode.
Quelle taille de plaque est typique pour une presse à filtre de recyclage de batteries ?
La plupart des usines de recyclage de batteries utilisent des plaques de 800 à 1500 mm. Les usines produisant moins de 2000 t/an de black mass utilisent des presses de 800 mm ; les usines de 5000 à 10000 t/an utilisent des presses de 1000 à 1250 mm ; les lignes plus grandes utilisent des presses de 1500 mm.
Pourquoi la presse à filtre doit-elle être confinée pour la masse noire ?
La boue de masse noire peut libérer de l'hydrogène et de la vapeur d'électrolyte, la liqueur acide forme un aérosol lors du soufflage d'air, et les composés de cobalt et de lithium sont des poussières dangereuses. Une presse fermée avec un bac de récupération, un port d'extraction et une trappe de décharge à soute intègre ces trois éléments.
Cet article fait partie de notre guide sur puissance et énergies nouvelles.