CN219922175U - 一种压滤机 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种压滤机。本申请的压滤机，在进行压滤时，包括组装在一起的腔壁，腔壁围成的空腔内，由下到上依序为过滤膜、物料区、气压区和水压区形成的挤压模，水压区的顶端由挤压板封闭，物料区的侧壁设计有进料口，水压区的侧壁设计有高压水入口，并且，在物料区和气压区之间增加一个透气膜，并在气压区的侧壁增加一个进气口，用于连接高压气体。本申请的压滤机，在气压区引入高压气体对滤饼进行干燥，并设计透气膜，提高干燥的均匀性和效率，能够在固液分离阶段去除更多的水分，将滤饼的湿度降低到2％以下，显著增加滤饼的干燥效率。

Description

一种压滤机

技术领域

本申请涉及固体和液体分离装置技术领域，具体涉及一种压滤机。

背景技术

在锂电正极材料的制造过程中，为了提高材料的界面结构稳定性，一般会在无机粉末材料表面包覆一层均匀的包覆层，用于抑制界面副反应。液相包覆的方法是产业上常用的一种方法，该方法包括了固液反应、固液分离、固体干燥，及接续的粉料烧结等步骤。其中，粉料的固液分离和固体干燥是生产工艺的关键环节，该环节实现从悬浊液体中分离出固相物料。机械分离法是常用的方法，也就是利用机械力，如重力、压力等，使水和固体物料分离的方法，如沉淀浓缩、过滤、重力脱水和离心脱水等。在诸多的方法中，采用压滤机的方法被产业界广泛应用。其中，板框压滤机由交替排列的滤板和滤框构成一组滤室。滤板的表面有沟槽，其凸出部位用以支撑滤布。滤框和滤板的边角上有通孔，组装后构成完整的通道，能通入悬浮液、洗涤水和引出滤液。板、框两侧各有把手支托在横梁上，由压紧装置压紧板、框。板、框之间的滤布起密封垫片的作用。

板框压滤机的工作流程如下：由供料泵将悬浮液压入滤室，在滤布上形成滤渣，直至充满滤室。滤液穿过滤布并沿滤板沟槽流至板框边角通道，集中排出。过滤完毕，可通入清洗涤水洗涤滤渣。洗涤后，有时还通入压缩空气，除去剩余的洗涤液。随后打开压滤机卸除滤渣，清洗滤布，重新压紧板、框，开始下一工作循环。尽管板框压滤机可实现固液分离，但所得滤饼的湿度一般超过20％，也就是含水率＞20％。滤饼中较高的含水率对后续滤饼干燥过程提出了较高的要求，不仅在设备投入会有所增加，而且增加了干燥能耗。如果能在固液分离阶段更多的去除滤饼中的水分，对产业意义重大。

因此，如何在固液分离阶段去除更多的水分，降低滤饼的湿度，使含水率小于20％或更低，是产业界亟待解决的问题。

发明内容

本申请的目的是提供一种改进的压滤机。

为了实现上述目的，本申请采用了以下技术方案：

本申请公开了一种压滤机，在进行压滤时，包括组装在一起的腔壁，腔壁围成的空腔内，由下到上依序为过滤膜、物料区、气压区和水压区形成的挤压模，水压区的顶端由挤压板封闭，物料区的侧壁设计有进料口，水压区的侧壁设计有高压水入口，并且，在物料区和气压区之间增加一个透气膜，并在气压区的侧壁增加一个进气口，用于连接高压气体。

需要说明的是，本申请创造性的在气压区引入高压气体，在进行压滤去除水分时，利用高压气体带走水分，可以进一步的降低滤饼的湿度，降低含水率。本申请的一种实现方式中，可以将滤饼的湿度降低到2％以下，显著增加滤饼的干燥效率。同时，透气膜的设计，一方面，可以降低粉尘进入设备进气端的风险，提高生产效率、降低设备维护成本；另一方面，使得高压气体能够均匀的进入滤饼，使得滤饼的各个部位都能够得到有效的干燥，提高干燥效率和质量。

可以理解，本申请的压滤机是在现有压滤机的基础上进行改进，即在气压区增加进气口，并增加一层透气膜；至于其他没有提及的结构或构造，都可以参考现有的压滤机，在此不累述。

本申请的一种实现方式中，高压气体的温度为120-180℃，湿度不超过1％，压力在0.5Mpa至2.5Mpa之间。

本申请的一种实现方式中，高压气体的温度为150℃，湿度为0.5％，压力在1.0Mpa至1.5Mpa之间。

需要说明的是，高压气体的作用就是干燥滤饼，因此，采用高温和低湿度的气体能够更有效的进行滤饼干燥；至于压力，一方面是为了传递水压区的压力，另一方面是为了使高压气体能够有效的穿过滤饼。本申请中，高温干燥气体的流向依次为进气口、透气膜、滤饼层、过滤膜；因此，需要一定的压力才能够透过各层。

本申请的一种实现方式中，透气膜的孔径为2-50μm。

本申请的一种实现方式中，透气膜的孔径为10-20μm。

需要说明的是，透气膜的作用有两个，一是使高压气体均匀透过，二是避免粉尘进入进气端；因此，一般采用孔径2-50μm的透气膜能够满足本申请的使用需求，优选采用孔径10-20μm的透气膜。

本申请的一种实现方式中，透气膜为纤维素类微孔膜、聚酰胺类微孔膜、聚烯烃类微孔膜或含氟有机滤膜。

本申请的一种实现方式中，透气膜为聚丙烯类隔膜。

本申请的一种实现方式中，过滤膜的孔径为2-50μm。

需要说明的是，过滤膜可以参考现有的压滤机的过滤膜，例如采用孔径2-50μm的过滤膜，具体的根据正极材料的颗粒大小而定。

本申请的一种实现方式中，过滤膜为纤维素类微孔膜、聚酰胺类微孔膜、聚烯烃类微孔膜或含氟有机滤膜。

需要说明的是，由于需要采用高温干燥气体对滤饼进行干燥，因此，本申请使用的透气膜和过滤膜都优选能够耐高温的微孔膜，例如能够长久耐温150℃条件下使用，包括但不仅限于纤维素类微孔膜、聚酰胺类微孔膜、聚烯烃类微孔膜或含氟有机滤膜。

由于采用以上技术方案，本申请的有益效果在于：

本申请的压滤机，在气压区引入高压气体对滤饼进行干燥，并设计透气膜，提高干燥的均匀性和效率，能够在固液分离阶段去除更多的水分，降低滤饼的湿度，使含水率小于20％或更低。

附图说明

图1为本申请实施例中压滤机的结构示意图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式结合附图对本发明作进一步详细说明。以下实施例仅对本申请进行进一步说明，不应理解为对本申请的限制。

实施例

本例的压滤机，在现有的压滤机的基础上进行改进，具体如图1所示，压滤机，在进行压滤时，包括组装在一起的腔壁1，腔壁1围成的空腔内，由下到上依序为过滤膜2、物料区3、气压区4和水压区5形成的挤压模51，水压区5的顶端由挤压板52封闭，物料区3的侧壁设计有进料口31，水压区5的侧壁设计有高压水入口53；并且，在物料区3和气压区4之间增加一个透气膜6，并在气压区4的侧壁增加一个进气口41，用于连接高压气体。

其中，高压气体的温度为120-180℃，湿度不超过1％，压力在0.5Mpa至2.5Mpa之间。例如，高压气体的温度为150℃，湿度为0.5％，压力在1.0Mpa至1.5Mpa之间。

本例的透气膜6的孔径为2-50μm，例如，具体采用孔径10-20μm的透气膜。透气膜6可以采用纤维素类微孔膜、聚酰胺类微孔膜、聚烯烃类微孔膜或含氟有机滤膜，本例具体采用的是聚丙烯微孔膜。过滤膜2的孔径为2-50μm。同样的，过滤膜2也可以采用纤维素类微孔膜、聚酰胺类微孔膜、聚烯烃类微孔膜或含氟有机滤膜。

本例的过滤机对锂电正极材料固液混料进行固液分离时，物料区用作存储固液混料，在物料泵压力下持续输送固液混料，并进行固液初级分离，提升固体含量；水压区通过高压水挤压气压区并传导至物料区，在机械压力下实现固液中级分离；气压区通过压缩空气挤压水压区与物料区，气体在压力下穿过透气膜，用压缩空气吹扫固体物料颗粒间吸附水分实现固液高级分离，用加热压缩空气吹扫与蒸发固体物料颗粒界面残留水分实现固液超高级分离。

锂电正极材料颗粒经过液相处理后，为一种固液混合状态，通过物料输送泵从进料端进入物料区，在物料泵输送压力下对固液混料挤压，液态水从过滤膜底部流出，正极材料颗粒在物料区逐步累积，并通过挤压透气膜向气压区与水压区扩展，逐步提升物料累计及固含量；物料泵压力通过变频电机控制，泵压范围为0.3～0.8Mpa，调节物料区正极材料固液状态，实现固液初级分离。

固液混料通过物料泵输送至物料区，前阶段采用选择物料泵压<0.6MPa，以防止物料细颗粒穿透过滤膜随液态水流出；后阶段采用选择泵压0.6～0.8MPa，调节物料区固液状态，提升固含量，含水率小于30％视为达到固液初级分离。

锂电正极材料固液状态达到固液初级分离后，采用高压泵将高压水打入挤压区，挤压膜在高压水作用下向气压区扩展，挤压物料区锂电正极材料实现固液进一步分离；调节高压泵压力范围在0.6～1.5MPa，挤压出水状态由连续流水变为滴漏流水状态，含水率小于15％为达到固液中级分离。

正极材料固液分离达到固液中级分离后，由进气口充入压缩空气，调节压缩空气压力在0.6～1.0MPa，并同步调小高压泵压力至关停，压缩空气进入气压区向水压区挤压扩展与向物料区挤压流通，气体快速流通将物料区颗粒间吸附水实现机械式分离，出水状态由连续流水变为滴漏流水状态，含水率小于10％为视为达到固液高级分离。

正极材料固液分离达到固液高级分离后，对进气口充入加热压缩空气进行快速流通，通过加热气体吹扫物料区将热量传递给颗粒界面，实现残留水蒸发式分离，加热压缩空气的湿度为0.5％，调节加热压缩空气温度在60～150℃，出水口滴水现象变缓慢至热气排出时，含水率小于5％为达到固液超高级分离。

因此，本例的透气膜和过滤膜需达到长久耐温150℃条件下使用，能够承受加热压缩空气长时间冲击而不出现老化，保持初始状态塑性、弹性，材质多为改性橡胶；长久耐温150℃条件时间不少于6个月，冲击而不出现老化时间不小于6个月。

透气膜、过滤膜需达到耐温150℃条件下长久使用，且在使用寿命范围内不老化，其材料在使用过程中具有等同初始状态韧性，材质为纤维素类微孔膜、聚酰胺类微孔膜、聚烯烃类微孔膜或含氟有机滤膜，例如涤纶滤布、丙纶滤布、锦纶滤布、维纶滤布等。透气膜、过滤膜微孔目数基于固液分离正极材料颗粒尺度选定，以颗粒尺度分布下限对应小尺度颗粒在物料泵0.8MP不从过滤膜处挤压出来为依据；透气膜具有一定弹性或扩展性余量，进物料时能向气压区扩展，挤压时能从气压区向物料区扩展；透气膜、过滤膜长久耐温150℃条件时间不少于6个月，使用寿命不小于6个月。

本例具体分别对钴酸锂、镍酸锂、磷酸铁锂等正极材料进行过滤，在出水口滴水现象变缓慢至热气排出后，继续充入加热压缩空气约30min至1h，测量滤饼的湿度。结果显示，钴酸锂、镍酸锂、磷酸铁锂三者的湿度依序为1.1％、1.3％、1.0％。

本例过滤的正极材料包含钴酸锂、镍酸锂、镍钴锰三元材料、镍钴铝酸锂、富锂锰基材料、磷酸铁锂、磷酸锰锂、磷酸锰铁锂、磷酸钒锂、磷酸氧钒锂、磷酸钴锂、磷酸镍锂、硅酸铁锂、氟硫酸铁锂、硼酸铁锂、钛酸铁锂、三氟化铁、三氟化钴、三氟化镍、二硫化钛、二硫化铁、二硫化钼、三硒化铌等。除正极材料之外，其它颗粒材料的固液分离也可以使用本例的过滤机。

本例的过滤机可作为实验、生产单一装置使用，也可以作为现有脱水装置加装模块，或用作多模块组装连续生产线，如结合离心脱水机、叠螺脱水机等加装在后端使用，或者结合压滤机改装成连续生产线等。

以上应用了具体个例对本发明进行阐述，只是用于帮助理解本发明，并不用以限制本发明。对于本发明所属技术领域的技术人员，依据本发明的思想，还可以做出若干简单推演、变形或替换。

Claims (9)

1.一种压滤机，在进行压滤时，包括组装在一起的腔壁(1)，腔壁(1)围成的空腔内，由下到上依序为过滤膜(2)、物料区(3)、气压区(4)和水压区(5)形成的挤压模(51)，水压区(5)的顶端由挤压板(52)封闭，所述物料区(3)的侧壁设计有进料口(31)，水压区(5)的侧壁设计有高压水入口(53)，其特征在于：在物料区(3)和气压区(4)之间增加一个透气膜(6)，并在气压区(4)的侧壁增加一个进气口(41)，用于连接高压气体。

2.根据权利要求1所述的压滤机，其特征在于：所述高压气体的温度为120-180℃，湿度不超过1％，压力在0.5Mpa至2.5Mpa之间。

3.根据权利要求2所述的压滤机，其特征在于：所述高压气体的温度为150℃，湿度为0.5％，压力在1.0Mpa至1.5Mpa之间。

4.根据权利要求1-3任一项所述的压滤机，其特征在于：所述透气膜(6)的孔径为2-50μm。

5.根据权利要求4所述的压滤机，其特征在于：所述透气膜(6)的孔径为10-20μm。

6.根据权利要求1-3任一项所述的压滤机，其特征在于：所述透气膜(6)为纤维素类微孔膜、聚酰胺类微孔膜、聚烯烃类微孔膜或含氟有机滤膜。

7.根据权利要求6所述的压滤机，其特征在于：所述透气膜(6)为聚丙烯类隔膜。

8.根据权利要求1-3任一项所述的压滤机，其特征在于：所述过滤膜(2)的孔径为2-50μm。

9.根据权利要求1-3任一项所述的压滤机，其特征在于：所述过滤膜(2)为纤维素类微孔膜、聚酰胺类微孔膜、聚烯烃类微孔膜或含氟有机滤膜。