A cura del team di ingegneria di Senjie Filter Press · Ultimo aggiornamento: 2026-09-14
Risposta rapida: Un filtropressa per il riciclo di sospensioni di batterie al litio e black mass utilizza piastre in PP o PP rinforzato con fibra di vetro da 800 a 1500 mm, spremitura a membrana a 1,5-2,0 MPa e un design chiuso. Disidrata i residui di lisciviazione e il carbonato di litio fino a un'umidità del 15-25% in cicli di 40-90 minuti, con piastre resistenti agli acidi classificate fino a 90 o 120 °C.
Principali cifre in sintesi
- La sospensione di massa nera è fine (spesso <20 µm), abrasiva e chimicamente aggressiva
- Le piastre a membrana con lavaggio della torta vengono utilizzate per recuperare litio, nichel e cobalto dalla torta
- Materiali: piastre in PP o PVDF, tessuto in PP/PTFE a seconda dell'acido e della temperatura
- Gli obiettivi di umidità della torta sono stabiliti dalla fase successiva di lisciviazione o essiccazione, non da un valore fisso
- Un test di filtrazione sulla sospensione reale decide il tipo di piastra e il tessuto
Una linea di riciclo della massa nera può lisciviare a pH 0,5-1,5 e 60-90 °C, quindi precipitare carbonato di litio a pH 11-12. Questa guida copre i compiti di filtrazione, i materiali, gli obiettivi di umidità della torta e il dimensionamento per presse filtro a membrana nel servizio delle batterie al litio.
Dove viene utilizzato un filtro-pressa nel riciclo del slurry delle batterie al litio e della black mass?
Un filtro pressa viene utilizzato in quattro punti: disidratazione del residuo di lisciviazione della massa nera (grafite e impurità), lavaggio dei sali precipitati di impurità e metalli catodici, disidratazione dei cristalli di carbonato di litio e recupero dei solidi dal fango anodico e dall'acqua di lavaggio del rivestimento degli elettrodi.
La massa nera è la frazione triturata e setacciata delle celle esauste. Contiene dal 30 al 50% di grafite, dal 20 al 40% di ossidi di nichel-cobalto-manganese, dal 3 al 7% di litio ed elettrolita residuo. Dopo la lisciviazione con acido solforico, i metalli si dissolvono e la grafite più il materiale non dissolto rimangono come sospensione con solidi dall'8 al 20%. Questo residuo viene filtrato e lavato per recuperare la soluzione di lisciviazione gravida (PLS) trattenuta nel panello.
A valle, la rimozione di ferro, alluminio e rame produce precipitati gelatinosi di idrossido che filtrano lentamente, mentre i cristalli di solfato di nichel e cobalto filtrano facilmente. Il carbonato di litio precipita come cristalli densi a 90 °C e richiede filtrazione e lavaggio a caldo per rimuovere il solfato di sodio. La sospensione anodica a base acquosa e l'acqua di lavaggio della linea di rivestimento trasportano solidi di grafite e legante che un piccolo filtropressa recupera prima del trattamento.
Che umidità della torta può raggiungere un filtro-pressa sul residuo di lisciviazione della massa nera?
Un filtropressa a membrana raggiunge un'umidità della torta del 15-25% sul residuo di lisciviazione della massa nera, rispetto al 30-40% di una pressa a camere standard, perché il residuo ricco di grafite si comprime bene sotto una pressione di spremitura di 1,5-2,0 MPa e risponde al soffiaggio d'aria.
Ogni punto percentuale di umidità nel residuo è PLS contenente nichel, cobalto e litio disciolti. La tabella fornisce valori tipici per servizio, assumendo alimentazione a 0,6–1,0 MPa, spremitura a 1,5–2,0 MPa dove indicato e un soffiaggio d'aria a 0,4–0,6 MPa.
| Dazio | Solidi di alimentazione | Tipo di pressa | Umidità della torta | Tempo di ciclo | Lavaggio della torta |
|---|---|---|---|---|---|
| Residuo di lisciviazione della massa nera | 8–20% | Membrana | 15–25% | 45–90 min | 2–3 lavaggi di spostamento |
| Torta di impurità di idrossido di Fe/Al/Cu | 3–8% | Membrana | 45–60% | 60–120 min | 1–2 lavaggi |
| Cristalli di carbonato di litio | 15–30% | Membrana o camera | 10–18% | 30–60 min | Acqua calda, 1–2 volumi |
| Cristalli di solfato di nichel/cobalto | 20–35% | Camera | 8–15% | 30–45 min | Lavaggio con soluzione satura |
| Acqua di lavaggio di solidi di sospensione anodica / rivestimento | 2–6% | Camera | 35–50% | 60–120 min | Nessuno |
I panelli di impurezza di idrossido sono l'eccezione. Sono gelatinosi e trattengono acqua anche sotto pressione; da 0,5 a 2 kg/t di flocculante o precipitazione con seme migliorano sia la velocità di filtrazione sia l'umidità finale. Per parametri di riferimento in altri settori, vedere la tabella dei Tipico contenuto di umidità del panello di filtrazione per settore.
Quali materiali per piastre e telai filtranti resistono alla lisciviazione acida e alla soluzione calda di litio?
Le piastre in polipropilene (PP) con temperatura nominale di 90 °C gestiscono liquidi di lisciviazione e precipitazione fino al 20% di acido solforico, mentre le piastre in PP rinforzato con fibra di vetro con temperatura nominale di 120 °C sono specificate dove la filtrazione a caldo del carbonato di litio o la pulizia a vapore superano i 90 °C.
Camera in PP e Piastre filtranti a membrana sono inerti alla soluzione di lisciviazione acida, al cloruro e alla soluzione alcalina calda di litio entro il loro limite di temperatura. I punti deboli sono le parti metalliche.
- Piatti: PP sotto 90 °C; PP rinforzato con fibra di vetro per 90-120 °C. Specificare una membrana in PP per acido solforico superiore al 10%.
- Telaio e travi: Acciaio al carbonio con rivestimento in gomma o cladding in PP da 2 a 3 mm per servizio con acidi; travi laterali e piastre di testata in SS316 dove il telaio è sottoposto a lavaggio acido o esposto a nebbia di cloruri.
- Collettore di alimentazione e tubazioni: PP, PVDF o acciaio rivestito in PTFE. Evitare l'acciaio SS304 nudo nell'alimentazione acida.
- Portapiatti e catena di spostamento: SS316 o acciaio rivestito in PP.
- Tessuto filtrante: PP monofilamento o multifilamento per servizi acidi; PET solo per liquori neutri. Vedi il Gamma di tele per filtropresse.
Il carbonato di litio viene filtrato a 85-95 °C, dove una piastra in PP con temperatura nominale di 90 °C presenta scorrimento viscoso sotto una pressione di chiusura idraulica di 20-25 MPa; le piastre in PP rinforzato con fibra di vetro mantengono la loro forma. Perry's Chemical Engineers' Handbook, 9th ed. fornisce la teoria della filtrazione e le tabelle di compatibilità dei materiali per la progettazione dettagliata.
Perché la massa nera e la filtrazione del litio richiedono un filtro-pressa a tenuta stagna?
È necessaria una pressa filtrante a camera chiusa perché la sospensione di massa nera rilascia idrogeno e vapori residui di elettrolita, la soluzione di lisciviazione acida forma aerosol durante il soffiaggio d'aria, e i composti di litio e cobalto sono polveri classificate che non devono fuoriuscire durante lo scarico della torta.
Un design chiuso aggiunge tre elementi. Un vassoio di gocciolamento con scarico sigillato restituisce il filtrato e il liquido di lavaggio al processo. I pannelli laterali e superiori racchiudono il pacco di piastre, con una porta di estrazione verso uno scrubber a 2-4 ricambi d'aria al minuto. Una porta a bomba sotto il pacco di piastre si apre solo durante lo scarico, così la torta cade in una tramoggia in depressione.
Una pressa controllata da PLC con spostamento automatico delle piastre e lavaggio del tessuto a 8-10 MPa scarica la torta senza che nessuno entri nell'involucro. Il filtrato contenente acido libero deve essere convogliato in PP o PVDF, mai attraverso un canale aperto.
Che dimensione di filtropressa serve a un impianto di riciclaggio di batterie?
Un impianto idrometallurgico per black mass da 5000 a 10000 t/anno necessita tipicamente di una o due presse filtranti a membrana con piastre da 1000 a 1250 mm e da 100 a 250 m² di area filtrante per il servizio sui residui di lisciviazione, più presse più piccole da 630 a 800 mm per i panelli di impurità e carbonato di litio.
Il residuo di lisciviazione della massa nera ha una densità del panello umido di circa 1,3-1,5 t/m³. Una piastra a membrana da 1000 mm con profondità della camera di 32 mm contiene all'incirca 25-28 litri di panello; una piastra da 1250 mm ne contiene 40-45 litri; una piastra da 1500 mm ne contiene 65-75 litri.
| Massa nera lavorata | Residuo di lisciviazione (secco) | Dimensione della piastra | Piastre per pressa | Area filtro | Cicli al giorno |
|---|---|---|---|---|---|
| 1.000–2.000 t/anno | 1,5–3 t/giorno | 800 mm | 30–50 | 35–60 m² | 4–6 |
| 3.000–5.000 t/anno | 4–7 t/giorno | 1000 mm | 40–70 | 70–130 m² | 5–8 |
| 5.000–10.000 t/anno | 7–14 t/giorno | 1250 mm | 50–90 | 140–250 m² | 6–10 |
| 10.000–20.000 t/anno | 14–28 t/giorno | 1500 mm | 60–110 | 250–450 m² | 8–12 |
Il metodo per convertire i solidi giornalieri in conta su piastra è nella guida su Come calcolare la capacità del filtro pressa. Per il feed, Pompe a diaframma ad aria compressa In PP o PVDF è adatto a residui acidi fino a 0,7 MPa; per un'alimentazione a 1,0 MPa si utilizza una pompa a cavità progressiva rivestita in PVDF.
Quanto dura un ciclo di filtropressa nella filtrazione di carbonato di litio e sali di catodo?
Un ciclo di filtrazione del carbonato di litio su un filtropressa a membrana richiede da 30 a 60 minuti: 10-20 minuti di alimentazione, 5-10 minuti di lavaggio in controcorrente a caldo, 5-10 minuti di spremitura e soffiaggio d'aria, e 5-10 minuti di scarico.
La fase di lavaggio controlla la purezza del prodotto. La soluzione madre di solfato di sodio viene spostata con 1 a 2 volumi di torta di acqua deionizzata a 80-90 °C; l'acqua di lavaggio fredda ridiscioglie il carbonato di litio e riduce la resa. La compressione a membrana prima del lavaggio compatta la torta in modo che l'acqua di lavaggio si muova come un pistone invece di creare canali preferenziali.
I cicli di residuo di lisciviazione della massa nera durano da 45 a 90 minuti perché sono necessari due o tre lavaggi per recuperare il PLS dalla torta porosa di grafite. Le torte di idrossido di impurità durano da 60 a 120 minuti e costituiscono il collo di bottiglia in molti impianti.
Perché acquistare una filtropressa per slurry di batterie al litio da Senjie?
Senjie è un produttore con sede in Cina di filtropresse a camera, a membrana e completamente automatiche, piastre filtranti, tele filtranti e pompe di alimentazione. Changzhou Senjie Environmental Equipment Co., Ltd. costruisce filtropresse dal 2014 ed esporta in più di 40 paesi tra Sud-est asiatico, India, Africa, Medio Oriente e America Latina.
Per le operazioni di riciclaggio delle batterie, Senjie fornisce presse a membrana con piastre in PP o PP rinforzato con fibra di vetro da 800 a 1500 mm, componenti del telaio rivestiti in PP o in SS316, armadi chiusi con porte di aspirazione, vasche di raccolta, collettori di alimentazione in PVDF e spostamento delle piastre e lavaggio del tessuto controllati da PLC, con una prova di funzionamento in fabbrica prima della spedizione.
Invia i tuoi dati sulla sospensione (percentuale di solidi, pH, temperatura, dimensione delle particelle e tonnellaggio giornaliero) al Team di ingegneria Senjie per una proposta di dimensionamento e un preventivo.
Domande frequenti
Una filtropressa può gestire una sospensione di lisciviazione con acido solforico proveniente dalla massa nera?
Sì. Le piastre in polipropilene e il tessuto in PP sono inerti all'acido solforico alle concentrazioni del 5-20% utilizzate nella lisciviazione della massa nera, fino a 90 °C. Il telaio, il collettore di alimentazione e i supporti devono essere rivestiti in PP, gommati, rivestiti in PVDF o in SS316 per evitare la corrosione.
Quale umidità della torta è possibile ottenere sul carbonato di litio con un filtro-pressa?
Un filtropressa a membrana raggiunge un'umidità della torta del 10-18% sui cristalli di carbonato di litio dopo la spremitura a 1,5-2,0 MPa e il soffiaggio d'aria. Un filtropressa a camere senza spremitura dà il 18-25%.
Ho bisogno di un filtro pressa a membrana o è sufficiente una pressa a camera?
Utilizzare una pressa a membrana per il residuo di lisciviazione della massa nera, i panelli di impurità idrossido e il carbonato di litio, dove un'umidità inferiore di 10-15 punti percentuali recupera soluzione o prodotto. Una pressa a camera è sufficiente per i cristalli di solfato di nichel e cobalto e i solidi della sospensione anodica.
Qual è la dimensione tipica delle piastre per un filtro-pressa per il riciclaggio delle batterie?
La maggior parte degli impianti di riciclaggio delle batterie utilizza piastre da 800 a 1500 mm. Gli impianti al di sotto delle 2000 t/anno di black mass utilizzano presse da 800 mm; gli impianti da 5000 a 10000 t/anno utilizzano presse da 1000 a 1250 mm; le linee più grandi utilizzano 1500 mm.
Perché la pressa filtrante dovrebbe essere chiusa per la black mass?
La sospensione della massa nera può rilasciare idrogeno e vapore di elettrolita, il liquido acido forma aerosol durante il soffiaggio ad aria, e i composti di cobalto e litio sono polveri pericolose. Una pressa chiusa con vassoio di raccolta, porta di aspirazione e porta di scarico a scomparto contiene tutte e tre.
Questo articolo fa parte della nostra guida a potenza e nuova energia.