Autor: Zespół Inżynieryjny Senjie Filter Press · Ostatnia aktualizacja: 2026-09-14
Szybka odpowiedź: Prasa filtracyjna do recyklingu zawiesiny baterii litowych i czarnej masy wykorzystuje płyty PP lub PP wzmocnione włóknem szklanym o wymiarach od 800 do 1500 mm, membranowe wyciskanie przy 1,5 do 2,0 MPa oraz zamkniętą konstrukcję. Odwadnia pozostałość po ługowaniu i węglan litu do wilgotności 15 do 25% w cyklach trwających od 40 do 90 minut, z płytami odpornymi na kwasy o klasie temperaturowej do 90 lub 120 °C.
Najważniejsze dane w skrócie
- Black-mass slurry is fine (often <20 µm), abrasive and chemically aggressive
- Membrane plates with cake washing are used to recover lithium, nickel and cobalt from the cake
- Materials: PP or PVDF plates, PP/PTFE cloth depending on acid and temperature
- Cake moisture targets are set by the downstream leaching or drying step, not a fixed number
- A filtration test on the real slurry decides plate type and cloth
Linia do recyklingu czarnej masy może prowadzić ługowanie przy pH 0,5 do 1,5 i 60 do 90 °C, a następnie wytrącać węglan litu przy pH 11 do 12. Ten przewodnik obejmuje zadania filtracyjne, materiały, docelową wilgotność placka filtracyjnego i dobór wielkości dla filtry membranowe w serwisie akumulatorów litowych.
Gdzie stosuje się prasę filtracyjną w recyklingu zawiesiny akumulatorów litowych i czarnej masy?
Prasa filtracyjna jest stosowana w czterech punktach: odwadnianie pozostałości po ługowaniu czarnej masy (grafit i zanieczyszczenia), przemywanie wytrąconych zanieczyszczeń i soli metali katodowych, odwadnianie kryształów węglanu litu oraz odzyskiwanie ciał stałych z zawiesiny anodowej i wody z mycia powłoki elektrod.
Czarna masa to rozdrobniona i przesiania frakcja zużytych ogniw. Zawiera od 30 do 50% grafitu, od 20 do 40% tlenków niklu-kobaltu-manganu, od 3 do 7% litu oraz pozostały elektrolit. Po ługowaniu kwasem siarkowym metale ulegają rozpuszczeniu, a grafit wraz z nierozpuszczonym materiałem pozostaje w postaci zawiesiny o zawartości fazy stałej od 8 do 20%. Pozostałość tę filtruje się i przemywa w celu odzyskania roztworu ługującego (PLS) zatrzymanego w placku filtracyjnym.
W dalszym ciągu procesu usuwanie żelaza, aluminium i miedzi powoduje powstawanie galaretowatych osadów wodorotlenków, które filtrują się powoli, natomiast kryształy siarczanu niklu i kobaltu filtrują się łatwo. Węglan litu wytrąca się w postaci gęstych kryształów w temperaturze 90 °C i wymaga gorącej filtracji oraz przemywania w celu usunięcia siarczanu sodu. Wodna zawiesina anodowa i woda popłuczna z linii powlekania zawierają cząstki stałe grafitu i spoiwa, które mała prasa komorowa odzyskuje przed obróbką.
Jaką wilgotność ciasta może osiągnąć prasa filtracyjna na pozostałości ługowania czarnej masy?
Filtracja membranowa osiąga wilgotność placka od 15 do 25% na pozostałości po ługowaniu czarnej masy, w porównaniu z 30 do 40% na standardowej prasie komorowej, ponieważ pozostałość bogata w grafit dobrze się zagęszcza pod ciśnieniem 1,5 do 2,0 MPa i reaguje na przedmuch powietrza.
Każdy punkt procentowy wilgoci w pozostałości to PLS zawierający rozpuszczony nikiel, kobalt i lit. Tabela podaje typowe wartości w zależności od trybu pracy, przy założeniu nadawy pod ciśnieniem 0,6 do 1,0 MPa, wyciskania pod ciśnieniem 1,5 do 2,0 MPa tam, gdzie to zaznaczono, oraz przedmuchu powietrzem pod ciśnieniem 0,4 do 0,6 MPa.
| Cło | Ciała stałe w paszy | Rodzaj prasy | Wilgotność ciasta | Czas cyklu | Mycie ciasta |
|---|---|---|---|---|---|
| Czarna masa – pozostałość po ługowaniu | 8–20% | Membrana | 15–25% | 45–90 min | 2–3 wymiany płynu |
| Fe/Al/Cu wodorotlenkowy placek zanieczyszczeń | 3–8% | Membrana | 45–60% | 60–120 min | 1–2 prania |
| Kryształy węglanu litu | 15–30% | Membrana lub komora | 10–18% | 30–60 min | Gorąca woda, 1–2 objętości |
| Kryształy siarczanu niklu/kobaltu | 20–35% | Komora | 8–15% | 30–45 min | Przemywanie roztworem nasyconym |
| Zawiesina anodowa / substancje stałe z wody popłucznej z powłoki | 2–6% | Komora | 35–50% | 60–120 min | Brak danych wejściowych do przetłumaczenia. |
Ciasta z zanieczyszczeniami wodorotlenkowymi są wyjątkiem. Są galaretowate i zatrzymują wodę nawet pod ciśnieniem; 0,5 do 2 kg/t flokulantu lub wytrącanie z zarodkami poprawia zarówno szybkość filtracji, jak i końcową wilgotność. Aby zapoznać się z punktami odniesienia w innych sektorach, zobacz tabelę typowa zawartość wilgoci w placku filtracyjnym według branży.
Które płyty filtracyjne i materiały ramowe są odporne na ługowanie kwasem i gorący płyn litowy?
Płyty z polipropylenu (PP) o odporności temperaturowej do 90 °C wytrzymują ciecze ługujące i przesączowe zawierające do 20% kwasu siarkowego, natomiast płyty z PP wzmocnionego włóknem szklanym o odporności temperaturowej do 120 °C są stosowane, gdy filtracja gorącego węglanu litu lub czyszczenie parą przekracza 90 °C.
Komora PP i Płytki filtracyjne membranowe są obojętne na roztwór ługujący kwas, chlorek i gorący alkaliczny roztwór litu w zakresie ich temperatury znamionowej. Słabymi punktami są części metalowe.
- Talerze: PP poniżej 90 °C; PP wzmocniony włóknem szklanym dla 90 do 120 °C. Dla kwasu siarkowego powyżej 10% należy określić membranę PP.
- Rama i belki: stal węglowa z wykładziną gumową lub okładziną PP o grubości 2 do 3 mm do zastosowań w środowisku kwasowym; belki boczne i płyty czołowe ze stali SS316, gdy rama jest trawiona kwasem lub narażona na działanie mgły chlorkowej.
- Kolektor zasilający i orurowanie: PP, PVDF lub stal wykładana PTFE. Unikać gołej stali SS304 w zasilaniu kwasem.
- Wieszaki na talerze i łańcuch przesuwny: SS316 lub stal powlekana PP.
- Tkanina filtracyjna: PP monofilament lub multifilament do zastosowań w środowisku kwaśnym; PET tylko do roztworu neutralnego. Patrz Zakres tkanin do pras filtracyjnych.
Lithium carbonate is filtered at 85 to 95 °C, where a PP plate rated to 90 °C creeps under 20 to 25 MPa hydraulic closing pressure; glass-reinforced PP plates hold their shape. Perry’s Chemical Engineers’ Handbook, 9th ed. gives filtration theory and material compatibility tables for detailed design.
Dlaczego filtracja czarnej masy i litu wymaga zamkniętej prasy filtracyjnej?
Konieczna jest zamknięta prasa filtracyjna, ponieważ zawiesina czarnej masy uwalnia wodór i pary resztkowego elektrolitu, ług kwaśny tworzy aerozol podczas przedmuchu powietrzem, a związki litu i kobaltu są pyłami klasyfikowanymi, które nie mogą się wydostać podczas wyładunku placka filtracyjnego.
Zamknięta konstrukcja dodaje trzy elementy. Taca ociekowa z uszczelnionym odpływem zawraca filtrat i ciecz przemywającą do procesu. Panele boczne i górny osłaniają pakiet płyt, z portem odciągowym do skrubera przy 2 do 4 wymianach powietrza na minutę. Drzwi typu bomb-bay pod pakietem płyt otwierają się tylko podczas wyładunku, dzięki czemu placek spada do leja podciśnieniowego.
Sterowana PLC prasa z automatycznym przesuwaniem płyt i przemywaniem tkaniny przy 8 do 10 MPa wyładowuje placek bez konieczności wchodzenia kogokolwiek do obudowy. Przesącz zawierający wolny kwas powinien być prowadzony rurociągiem z PP lub PVDF, nigdy przez otwarty korytko.
Jaki rozmiar prasy filtracyjnej jest potrzebny w zakładzie recyklingu baterii?
Zakład hydrometalurgiczny do przetwarzania czarnej masy o wydajności od 5000 do 10000 t/rok zazwyczaj potrzebuje od jednej do dwóch pras filtracyjnych membranowych z płytami o wymiarach od 1000 do 1250 mm i powierzchni filtracyjnej od 100 do 250 m² do odwadniania pozostałości po ługowaniu, a także mniejszych pras o wymiarach od 630 do 800 mm do prasowania osadów zanieczyszczeń i węglanu litu.
Osad ługowania czarnej masy ma gęstość mokrego placka około 1,3 do 1,5 t/m³. Płyta membranowa 1000 mm o głębokości komory 32 mm mieści około 25 do 28 litrów placka; płyta 1250 mm mieści 40 do 45 litrów; płyta 1500 mm mieści 65 do 75 litrów.
| Przetworzona czarna masa | Wysięk ługowania (suchy) | Rozmiar płyty | Płyty na prasę | Obszar filtra | Cykle na dzień |
|---|---|---|---|---|---|
| 1 000–2 000 t/rok | 1,5–3 t/dzień | 800 mm | 30–50 | 35–60 m² | 4–6 |
| 3000–5000 t/rok | 4–7 t/dzień | 1000 mm | 40–70 | 70–130 m² | 5–8 |
| 5 000–10 000 t/rok | 7–14 t/dzień | 1250 mm | 50–90 | 140–250 m² | 6–10 |
| 10 000–20 000 t/rok | 14–28 t/dzień | 1500 mm | 60–110 | 250–450 m² | 8–12 |
Metoda przeliczania dziennej liczby ciał stałych na liczbę kolonii znajduje się w przewodniku na jak obliczyć wydajność filtra prasowego. Dla paszy, pompy membranowe pneumatyczne w przypadku pompy PP lub PVDF odpowiedniej dla pozostałości kwasu do 0,7 MPa; pompa śrubowa z wykładziną PVDF jest stosowana dla ciśnienia zasilania 1,0 MPa.
Jak długo trwa cykl filtra płytowego w filtracji węglanu litu i soli katodowej?
Cykl filtracji węglanu litu na prasie membranowej trwa od 30 do 60 minut: 10 do 20 minut podawania, 5 do 10 minut gorącego przemywania wypierającego, 5 do 10 minut wyciskania i przedmuchu powietrzem oraz 5 do 10 minut rozładunku.
Etap przemywania kontroluje czystość produktu. Ług macierzysty siarczanu sodu jest wypierany przez 1 do 2 objętości placka wody dejonizowanej w temperaturze 80 do 90 °C; zimna woda przemywająca ponownie rozpuszcza węglan litu i obniża wydajność. Wyciskanie membranowe przed przemywaniem zagęszcza placek, dzięki czemu woda przemywająca przemieszcza się jak korek zamiast tworzyć kanały.
Cykle ługowania pozostałości z czarnej masy trwają od 45 do 90 minut, ponieważ potrzebne są dwa lub trzy przemycia, aby odzyskać PLS z porowatego placka grafitowego. Placki wodorotlenków zanieczyszczeń wymagają od 60 do 120 minut i w wielu zakładach stanowią wąskie gardło.
Dlaczego warto kupić prasę filtracyjną do zawiesiny akumulatorów litowych od Senjie?
Senjie to chiński producent pras filtracyjnych komorowych, membranowych i w pełni automatycznych, płyt filtracyjnych, tkanin filtracyjnych i pomp zasilających. Changzhou Senjie Environmental Equipment Co., Ltd. produkuje prasy filtracyjne od 2014 roku i eksportuje do ponad 40 krajów w Azji Południowo-Wschodniej, Indiach, Afryce, na Bliskim Wschodzie i w Ameryce Łacińskiej.
Do zadań recyklingu baterii Senjie dostarcza prasy membranowe z płytami PP lub wzmocnionymi włóknem szklanym PP o szerokości od 800 do 1500 mm, elementami ramy powlekanymi PP lub ze stali SS316, zamkniętymi szafami z portami odciągowymi, tacami ociekowymi, kolektorami zasilającymi PVDF oraz sterowanym PLC przesuwaniem płyt i praniem tkaniny, z próbnym rozruchem fabrycznym przed wysyłką.
Wyślij swoje dane dotyczące zawiesiny (% ciał stałych, pH, temperatura, rozmiar cząstek i dzienne tonnage) do Zespół inżynieryjny Senjie dla propozycji rozmiarów i wyceny.
Najczęściej zadawane pytania
Czy prasa filtracyjna może obsłużyć zawiesinę ługowania kwasem siarkowym z czarnej masy?
Tak. Płyty polipropylenowe i tkanina PP są obojętne na kwas siarkowy w stężeniach od 5 do 20% stosowanych w ługowaniu czarnej masy, w temperaturze do 90 °C. Rama, kolektor zasilający i wieszaki muszą być powlekane PP, wyłożone gumą, wyłożone PVDF lub wykonane ze stali SS316, aby uniknąć korozji.
Jaka wilgotność placka jest możliwa na węglanie litu przy użyciu prasy filtracyjnej?
Filtracja membranowa osiąga wilgotność placka od 10 do 18% na kryształach węglanu litu po wyciśnięciu przy 1,5 do 2,0 MPa i przedmuchu powietrza. Prasa komorowa bez wyciskania daje od 18 do 25%.
Czy potrzebuję filtra membranowego, czy wystarczy prasa komorowa?
Do masy czarnej i pozostałości po ługowaniu, placków zanieczyszczeń wodorotlenkowych i węglanu litu stosuj prasę membranową, gdzie o 10 do 15 punktów procentowych niższa wilgotność odzyskuje roztwór lub produkt. Dla kryształów siarczanu niklu i kobaltu oraz ciał stałych z zawiesiny anodowej wystarczy prasa komorowa.
Jaki rozmiar płyt jest typowy dla prasy filtracyjnej do recyklingu baterii?
Większość zakładów recyklingu baterii używa płyt o szerokości od 800 do 1500 mm. Zakłady przetwarzające poniżej 2000 t/rok czarnej masy stosują prasy 800 mm; zakłady o wydajności od 5000 do 10000 t/rok stosują prasy 1000 do 1250 mm; większe linie używają 1500 mm.
Dlaczego prasa filtracyjna powinna być zamknięta dla czarnej masy?
Czarna masa w postaci zawiesiny może uwalniać wodór i pary elektrolitu, ciecz kwasowa tworzy aerozol podczas przedmuchu powietrzem, a związki kobaltu i litu są pyłami niebezpiecznymi. Zamknięta prasa z tacą ociekową, portem odciągowym i drzwiami wyładowczymi typu bomb-bay zatrzymuje wszystkie trzy.
Ten artykuł jest częścią naszego przewodnika po power and new energy.