Автор: Инженерная команда Senjie Filter Press · Последнее обновление: 2026-09-14
Краткий ответ: Фильтр-пресс для переработки литиевой батарейной суспензии и чёрной массы использует плиты из ПП или стеклоармированного ПП размером от 800 до 1500 мм, мембранный отжим при 1,5–2,0 МПа и закрытую конструкцию. Он обезвоживает остаток после выщелачивания и карбонат лития до влажности 15–25% за циклы продолжительностью 40–90 минут, при этом кислотостойкие плиты рассчитаны на 90 или 120 °C.
Линия переработки чёрной массы может проводить выщелачивание при pH 0,5–1,5 и 60–90 °C, затем осаждать карбонат лития при pH 11–12. Это руководство охватывает задачи фильтрации, материалы, целевые показатели влажности кека и подбор типоразмера для Мембранные фильтр-прессы в литиевой батарейной сфере.
Где применяется фильтр-пресс при переработке литиевой батарейной суспензии и чёрной массы?
Фильтр-пресс используется в четырёх точках: обезвоживание остатка выщелачивания чёрной массы (графит и примеси), промывка осаждённых примесей и солей катодных металлов, обезвоживание кристаллов карбоната лития и извлечение твёрдых веществ из анодной суспензии и промывной воды от покрытия электродов.
Чёрная масса — это измельчённая и просеянная фракция отработанных элементов. Она содержит от 30 до 50% графита, от 20 до 40% оксидов никеля-кобальта-марганца, от 3 до 7% лития и остаточный электролит. После выщелачивания серной кислотой металлы растворяются, а графит и нерастворённый материал остаются в виде суспензии с содержанием твёрдых веществ от 8 до 20%. Этот остаток фильтруют и промывают для извлечения продуктивного раствора выщелачивания (PLS), удерживаемого в кеке.
На последующих стадиях удаление железа, алюминия и меди приводит к образованию желеобразных осадков гидроксидов, которые фильтруются медленно, тогда как кристаллы сульфата никеля и кобальта фильтруются легко. Карбонат лития осаждается в виде плотных кристаллов при 90 °C и требует горячей фильтрации и промывки для удаления сульфата натрия. Водная анодная суспензия и промывная вода линии покрытия содержат графит и связующие твёрдые вещества, которые небольшой камерный пресс извлекает перед обработкой.
Какую влажность кека может обеспечить фильтр-пресс на остатке выщелачивания чёрной массы?
Мембранный фильтр-пресс обеспечивает влажность кека от 15 до 25% на остатке выщелачивания чёрной массы по сравнению с 30–40% на стандартном камерном прессе, поскольку богатый графитом остаток хорошо сжимается при отжиме под давлением 1,5–2,0 МПа и отзывается на продувку воздухом.
Каждый процентный пункт влажности в остатке — это PLS, содержащий растворённые никель, кобальт и литий. В таблице приведены типичные значения по режимам работы при допущении подачи под давлением 0,6–1,0 МПа, отжима под давлением 1,5–2,0 МПа там, где указано, и продувки воздухом под давлением 0,4–0,6 МПа.
| Назначение | Твёрдые вещества в питании | Тип пресса | Влажность осадка | Время цикла | Промывка кека |
|---|---|---|---|---|---|
| Остаток выщелачивания чёрной массы | 8–20% | Мембранный | 15–25% | 45–90 мин | 2–3 промывки вытеснением |
| Кек примесей гидроксидов Fe/Al/Cu | 3–8% | Мембранный | 45–60% | 60–120 мин | 1–2 промывки |
| Кристаллы карбоната лития | 15–30% | Мембрана или камера | 10–18% | 30–60 мин | Горячая вода, 1–2 объёма |
| Кристаллы сульфата никеля/кобальта | 20–35% | Камера | 8–15% | 30–45 мин | Промывка насыщенным раствором |
| Шлам анода / твёрдые частицы промывной воды покрытия | 2–6% | Камера | 35–50% | 60–120 мин | Отсутствует |
Гидроксидные кеки примесей являются исключением. Они желатинообразные и удерживают воду даже при отжиме; 0,5–2 кг/т флокулянта или осаждение с затравкой улучшает как скорость фильтрации, так и конечную влажность. Для ориентиров в других отраслях см. таблицу типичному содержанию влаги в фильтр-кеке по отраслям.
Какие материалы фильтровальных плит и рам устойчивы к кислотному выщелачиванию и горячему литиевому раствору?
Плиты из полипропилена (PP), рассчитанные на 90 °C, выдерживают выщелачивающие и осадительные растворы с содержанием серной кислоты до 20%, а стеклоармированные PP-плиты, рассчитанные на 120 °C, применяются там, где горячая фильтрация карбоната лития или паровая очистка превышают 90 °C.
PP-камера и мембранные фильтровальные плиты инертны к кислотному выщелачивающему раствору, хлоридам и горячему щелочному литиевому раствору в пределах их температурного номинала. Слабыми местами являются металлические детали.
- Плиты: PP ниже 90 °C; стеклоармированный PP для 90–120 °C. Для серной кислоты выше 10% указывайте PP-мембрану.
- Рама и балки: углеродистая сталь с резиновой обкладкой или 2–3 мм PP-плакировкой для кислотных сред; боковые балки и торцевые плиты из SS316 там, где рама подвергается кислотной промывке или воздействию хлоридного тумана.
- Коллектор подачи и трубопроводы: ПП, ПВДФ или сталь с футеровкой ПТФЭ. Избегайте голой стали SS304 в подаче кислоты.
- Подвески плит и цепь сдвига: SS316 или сталь с покрытием ПП.
- Фильтровальная ткань: ПП монофиламент или мультифиламент для кислотных сред; ПЭТ только для нейтрального раствора. См. ассортимент тканей для фильтр-пресса.
Карбонат лития фильтруют при 85–95 °C, где плита из ПП с номиналом до 90 °C ползёт при гидравлическом давлении закрытия 20–25 МПа; плиты из стеклоармированного ПП сохраняют форму. Справочник инженера-химика Перри, 9-е изд. Приводит теорию фильтрации и таблицы совместимости материалов для детального проектирования.
Почему фильтрация чёрной массы и лития требует закрытого фильтр-пресса?
Закрытый фильтр-пресс необходим, потому что шлам чёрной массы выделяет водород и остаточные пары электролита, кислотный выщелачивающий раствор образует аэрозоль при продувке воздухом, а соединения лития и кобальта классифицируются как пыли, которые не должны выходить при выгрузке кека.
Закрытая конструкция добавляет три элемента. Поддон с герметичным дренажом возвращает фильтрат и промывочную жидкость в процесс. Боковые и верхние панели закрывают пакет пластин, с портом отвода к скрубберу при 2–4 кратной смене воздуха в минуту. Дверца типа бомбового отсека под пакетом пластин открывается только во время выгрузки, так что кек падает в бункер под отрицательным давлением.
Пресс с ПЛК-управлением, автоматическим сдвигом пластин и промывкой ткани при 8–10 МПа выгружает кек без входа кого-либо в корпус. Фильтрат, содержащий свободную кислоту, должен подаваться по трубам из PP или PVDF, никогда через открытый жёлоб.
Какой размер фильтр-пресса нужен заводу по переработке аккумуляторов?
Гидрометаллургический завод по переработке чёрной массы мощностью 5000–10000 т/год обычно нуждается в одном-двух мембранных фильтр-прессах с плитами 1000–1250 мм и площадью фильтрации 100–250 м² на операции выщелачивания остатка, плюс меньшие прессы 630–800 мм для кеков примесей и карбоната лития.
Остаток выщелачивания чёрной массы имеет плотность влажного кека около 1,3–1,5 т/м³. Мембранная плита 1000 мм при глубине камеры 32 мм вмещает примерно 25–28 литров кека; плита 1250 мм вмещает 40–45 литров; плита 1500 мм вмещает 65–75 литров.
| Переработанная чёрная масса | Остаток после выщелачивания (сухой) | Размер плиты | Плит на пресс | Площадь фильтрации | Циклов в день |
|---|---|---|---|---|---|
| 1 000–2 000 т/год | 1,5–3 т/сут | 800 мм | 30–50 | 35–60 m² | 4–6 |
| 3 000–5 000 т/год | 4–7 т/сут | 1000 мм | 40–70 | 70–130 m² | 5–8 |
| 5 000–10 000 т/год | 7–14 т/сут | 1250 мм | 50–90 | 140–250 m² | 6–10 |
| 10 000–20 000 т/год | 14–28 т/сут | 1500 mm | 60–110 | 250–450 m² | 8–12 |
Метод пересчёта суточного количества твёрдых веществ в количество плит приведён в руководстве по расчёту производительности фильтр-пресса. Для питания пневматические диафрагменные насосы в исполнении из PP или PVDF подходит для кислотного остатка до 0,7 МПа; для питания под давлением 1,0 МПа используется винтовой насос с облицовкой PVDF.
Какова продолжительность цикла фильтр-пресса при фильтрации карбоната лития и катодной соли?
Цикл фильтрации карбоната лития на мембранном фильтр-прессе занимает от 30 до 60 минут: от 10 до 20 минут подачи, от 5 до 10 минут горячей вытеснительной промывки, от 5 до 10 минут отжима и продувки воздухом и от 5 до 10 минут выгрузки.
Этап промывки определяет чистоту продукта. Маточный раствор сульфата натрия вытесняется 1–2 объёмами деионизированной воды на объём кека при температуре 80–90 °C; холодная промывная вода повторно растворяет карбонат лития и снижает выход. Мембранный отжим перед промывкой уплотняет кек, благодаря чему промывная вода движется фронтально, а не по каналам.
Циклы выщелачивания остатка чёрной массы длятся от 45 до 90 минут, поскольку для извлечения PLS из пористого графитового кека требуется две или три промывки. Циклы осаждения гидроксидов примесей занимают от 60 до 120 минут и определяют узкое место на многих заводах.
Почему стоит купить фильтр-пресс для литиевой батарейной суспензии у Senjie?
Senjie — китайский производитель камерных, мембранных и полностью автоматических фильтр-прессов, фильтровальных плит, фильтровальной ткани и питающих насосов. Changzhou Senjie Environmental Equipment Co., Ltd. выпускает фильтр-прессы с 2014 года и экспортирует продукцию более чем в 40 стран Юго-Восточной Азии, Индии, Африки, Ближнего Востока и Латинской Америки.
Для задач переработки батарей Senjie поставляет мембранные фильтр-прессы с плитами из PP или стеклоармированного PP размером от 800 до 1500 мм, элементами рамы с покрытием из PP или из SS316, закрытыми шкафами с патрубками для отвода газов, поддонами для капель, коллекторами подачи из PVDF и PLC-управляемым перемещением плит и промывкой ткани, с заводскими испытаниями перед отгрузкой.
Отправьте данные о вашей суспензии (содержание твёрдых веществ %, pH, температура, размер частиц и суточный тоннаж) в инженерную команду Senjie для предложения по типоразмеру и коммерческого предложения.
Часто задаваемые вопросы
Может ли фильтр-пресс перерабатывать суспензию сернокислотного выщелачивания из чёрной массы?
Да. Полипропиленовые плиты и ткань из ПП инертны к серной кислоте при концентрациях 5–20%, используемых при выщелачивании чёрной массы, при температуре до 90 °C. Рама, коллектор подачи и подвесы должны быть с покрытием из ПП, футерованы резиной, футерованы PVDF или из SS316 во избежание коррозии.
Какая влажность кека возможна на карбонате лития с фильтр-прессом?
Мембранный фильтр-пресс достигает влажности кека 10–18% на кристаллах карбоната лития после отжима при 1,5–2,0 МПа и продувки воздухом. Камерный пресс без отжима даёт 18–25%.
Нужен ли мне мембранный фильтр-пресс или достаточно камерного?
Используйте мембранный пресс для остатка выщелачивания чёрной массы, кеков примесей гидроксидов и карбоната лития, где на 10–15 процентных пунктов более низкая влажность позволяет вернуть раствор или продукт. Камерного пресса достаточно для кристаллов сульфата никеля и кобальта и твёрдых частиц анодной суспензии.
Какой размер плит типичен для фильтр-пресса для переработки аккумуляторов?
Большинство заводов по переработке аккумуляторов используют плиты размером от 800 до 1500 мм. Заводы производительностью менее 2000 т/год чёрной массы используют прессы с плитами 800 мм; заводы производительностью от 5000 до 10000 т/год — 1000–1250 мм; более крупные линии используют 1500 мм.
Почему фильтр-пресс для чёрной массы должен быть закрытым?
Суспензия чёрной массы может выделять водород и пары электролита, кислотная жидкость образует аэрозоль при продувке воздухом, а соединения кобальта и лития представляют собой опасную пыль. Закрытый пресс с поддоном для капель, патрубком для отвода газов и разгрузочной дверцей бомбового отсека удерживает все три вида выбросов.