Pela Equipa de Engenharia de Filtros-Prensa Senjie · Última atualização: 2026-09-14
Resposta rápida: Um filtro-prensa para suspensão de bateria de lítio e reciclagem de massa negra usa placas de PP de 800 a 1500 mm ou PP reforçado com fibra de vidro, compressão por membrana a 1,5 a 2,0 MPa e design fechado. Ele desidrata resíduo de lixiviação e carbonato de lítio para 15 a 25% de umidade em ciclos de 40 a 90 minutos, com placas resistentes a ácidos classificadas para 90 ou 120 °C.
Uma linha de reciclagem de massa negra pode lixiviar a pH 0,5 a 1,5 e 60 a 90 °C, depois precipitar carbonato de lítio a pH 11 a 12. Este guia cobre as funções de filtração, materiais, metas de umidade da torta e dimensionamento para filtros-prensa de membrana em serviço de bateria de lítio.
Onde um filtro-prensa é usado na suspensão de bateria de lítio e reciclagem de massa negra?
Uma prensa-filtro é utilizada em quatro pontos: desidratação do resíduo de lixiviação da massa negra (grafite e impurezas), lavagem de impurezas precipitadas e sais de metais catódicos, desidratação de cristais de carbonato de lítio e recuperação de sólidos da lama de ânodo e da água de lavagem do revestimento dos elétrodos.
A massa negra é a fração triturada e peneirada de células usadas. Contém 30 a 50% de grafite, 20 a 40% de óxidos de níquel-cobalto-manganês, 3 a 7% de lítio e eletrólito residual. Após a lixiviação com ácido sulfúrico, os metais dissolvem-se e a grafite mais o material não dissolvido permanecem como uma lama com 8 a 20% de sólidos. Este resíduo é filtrado e lavado para recuperar a solução de lixiviação grávida (PLS) retida no bolo.
A jusante, a remoção de ferro, alumínio e cobre produz precipitados hidróxidos gelatinosos que filtram lentamente, enquanto os cristais de sulfato de níquel e cobalto filtram facilmente. O carbonato de lítio precipita como cristais densos a 90 °C e necessita de filtração e lavagem a quente para remover o sulfato de sódio. A lama de ânodo à base de água e a água de lavagem da linha de revestimento transportam sólidos de grafite e aglutinante que uma pequena prensa de câmara recupera antes do tratamento.
Que umidade de torta um filtro-prensa pode atingir em resíduo de lixiviação de massa negra?
Um filtro-prensa de membrana atinge 15 a 25% de umidade da torta em resíduo de lixiviação de massa negra, em comparação com 30 a 40% em uma prensa de câmara padrão, porque o resíduo rico em grafite comprime bem sob pressão de 1,5 a 2,0 MPa e responde à passagem de ar.
Cada ponto percentual de umidade no resíduo é PLS contendo níquel, cobalto e lítio dissolvidos. A tabela fornece valores típicos por função, assumindo alimentação a 0,6 a 1,0 MPa, compressão a 1,5 a 2,0 MPa onde indicado e sopro de ar de 0,4 a 0,6 MPa.
| Função | Sólidos de alimentação | Tipo de prensa | Umidade do bolo | Tempo de ciclo | Lavagem da torta |
|---|---|---|---|---|---|
| Resíduo de lixiviação de massa negra | 8–20% | Membrana | 15–25% | 45–90 min | 2–3 lavagens por deslocamento |
| Torta de impurezas de hidróxido de Fe/Al/Cu | 3–8% | Membrana | 45–60% | 60–120 min | 1–2 lavagens |
| Cristais de carbonato de lítio | 15–30% | Membrana ou câmara | 10–18% | 30–60 min | Água quente, 1–2 volumes |
| Cristais de sulfato de níquel/cobalto | 20–35% | Câmara | 8–15% | 30–45 min | Lavagem com solução saturada |
| Sólidos de lama de ânodo / água de lavagem de revestimento | 2–6% | Câmara | 35–50% | 60–120 min | Nenhuma |
Tortas de impurezas de hidróxido são a exceção. Elas são gelatinosas e retêm água mesmo sob compressão; 0,5 a 2 kg/t de floculante ou precipitação com sementes melhora tanto a taxa de filtração quanto a umidade final. Para referências em outros setores, consulte a tabela de teor típico de humidade da torta de filtração por indústria.
Que materiais de placas e molduras de filtro resistem à lixiviação ácida e à licor de lítio quente?
Placas de polipropileno (PP) classificadas para 90 °C suportam licores de lixiviação e precipitação com até 20% de ácido sulfúrico, e placas de PP reforçado com fibra de vidro classificadas para 120 °C são especificadas onde a filtração de carbonato de lítio quente ou a limpeza a vapor excede 90 °C.
Câmara de PP e placas de filtro de membrana são inertes à solução de lixiviação ácida, cloreto e licor de lítio alcalino quente dentro de sua classificação de temperatura. Os pontos fracos são as partes metálicas.
- Placas: PP abaixo de 90 °C; PP reforçado com fibra de vidro para 90 a 120 °C. Especifique uma membrana de PP para ácido sulfúrico acima de 10%.
- Moldura e vigas: aço carbono com revestimento de borracha ou revestimento de PP de 2 a 3 mm para serviço ácido; vigas laterais e placas de cabeceira em SS316 onde a moldura é lavada com ácido ou exposta a névoa de cloreto.
- Coletor de alimentação e tubulação: PP, PVDF ou aço revestido de PTFE. Evite SS304 nu na alimentação ácida.
- Suportes de placas e corrente de deslocamento: SS316 ou aço revestido de PP.
- Tecido filtrante: Monofilamento ou multifilamento de PP para serviços ácidos; PET apenas para licor neutro. Consulte a linha de tecidos para filtro-prensa.
O carbonato de lítio é filtrado a 85 a 95 °C, onde uma placa de PP classificada para 90 °C sofre fluência sob pressão de fechamento hidráulico de 20 a 25 MPa; placas de PP reforçado com fibra de vidro mantêm sua forma. Perry's Chemical Engineers' Handbook, 9ª ed. fornece teoria de filtração e tabelas de compatibilidade de materiais para projeto detalhado.
Por que a massa negra e a filtração de lítio precisam de um filtro-prensa fechado?
Um filtro-prensa fechado é necessário porque a lama de massa negra libera hidrogênio e vapor de eletrólito residual, o licor de lixiviação ácida forma aerossol durante o sopro de ar, e os compostos de lítio e cobalto são poeiras classificadas que não devem escapar durante a descarga da torta.
Um projeto fechado adiciona três elementos. Uma bandeja de gotejamento com dreno selado retorna o filtrado e o licor de lavagem ao processo. Painéis laterais e superiores fecham o pacote de placas, com uma porta de extração para um lavador a 2 a 4 trocas de ar por minuto. Uma porta tipo compartimento de bombas sob o pacote de placas abre apenas durante a descarga, para que a torta caia em um funil sob pressão negativa.
Uma prensa controlada por PLC com deslocamento automático de placas e lavagem de tecido a 8 a 10 MPa descarrega a torta sem que ninguém entre no compartimento. O filtrado contendo ácido livre deve ser canalizado em PP ou PVDF, nunca através de uma calha aberta.
Qual tamanho de filtro-prensa uma planta de reciclagem de baterias precisa?
Uma planta hidrometalúrgica de massa negra de 5000 a 10000 t/ano normalmente precisa de um a dois filtros-prensa de membrana com placas de 1000 a 1250 mm e 100 a 250 m² de área de filtração no serviço de resíduo de lixiviação, além de prensas menores de 630 a 800 mm para tortas de impurezas e carbonato de lítio.
O resíduo de lixiviação de massa negra tem uma densidade de torta úmida de cerca de 1,3 a 1,5 t/m³. Uma placa de membrana de 1000 mm com profundidade de câmara de 32 mm comporta aproximadamente 25 a 28 litros de torta; uma placa de 1250 mm comporta 40 a 45 litros; uma placa de 1500 mm comporta 65 a 75 litros.
| Massa negra processada | Resíduo de lixiviação (seco) | Tamanho da placa | Placas por filtro-prensa | Área de filtração | Ciclos por dia |
|---|---|---|---|---|---|
| 1.000–2.000 t/ano | 1,5–3 t/dia | 800 mm | 30–50 | 35–60 m² | 4–6 |
| 3.000–5.000 t/ano | 4–7 t/dia | 1000 mm | 40–70 | 70–130 m² | 5–8 |
| 5.000–10.000 t/ano | 7–14 t/dia | 1250 mm | 50–90 | 140–250 m² | 6–10 |
| 10.000–20.000 t/ano | 14–28 t/dia | 1500 mm | 60–110 | 250–450 m² | 8–12 |
O método para converter sólidos diários em número de placas está no guia sobre como calcular a capacidade do filtro-prensa. Para alimentação, bombas de diafragma acionadas por ar em PP ou PVDF são adequadas para resíduo ácido até 0,7 MPa; uma bomba de cavidade progressiva revestida com PVDF é usada para alimentação de 1,0 MPa.
Quanto tempo dura um ciclo de filtro-prensa na filtração de carbonato de lítio e sal de cátodo?
Um ciclo de filtração de carbonato de lítio numa prensa de membrana leva 30 a 60 minutos: 10 a 20 minutos de alimentação, 5 a 10 minutos de lavagem por deslocamento a quente, 5 a 10 minutos de compressão e sopro de ar, e 5 a 10 minutos de descarga.
A etapa de lavagem controla a pureza do produto. A licor-mãe de sulfato de sódio é deslocada com 1 a 2 volumes de torta de água desionizada a 80 a 90 °C; água de lavagem fria redissolve o carbonato de lítio e reduz o rendimento. A compressão da membrana antes da lavagem compacta a torta para que a água de lavagem se mova como um êmbolo em vez de formar canais.
Os ciclos do resíduo de lixiviação de massa negra duram 45 a 90 minutos porque são necessárias duas ou três lavagens para recuperar o PLS da torta de grafite porosa. As tortas de hidróxido de impurezas duram 60 a 120 minutos e definem o gargalo em muitas plantas.
Por que comprar uma prensa-filtro para lamas de baterias de lítio da Senjie?
A Senjie é uma fabricante sediada na China de prensas-filtro de câmara, de membrana e totalmente automáticas, placas filtrantes, tecidos filtrantes e bombas de alimentação. A Changzhou Senjie Environmental Equipment Co., Ltd. fabrica prensas-filtro desde 2014 e exporta para mais de 40 países na Sudeste Asiático, Índia, África, Oriente Médio e América Latina.
Para aplicações de reciclagem de baterias, a Senjie fornece prensas de membrana com placas de PP ou PP reforçado com fibra de vidro de 800 a 1500 mm, componentes de estrutura revestidos de PP ou SS316, gabinetes fechados com portas de extração, bandejas de gotejamento, manifolds de alimentação em PVDF e deslocamento de placas e lavagem de tecido controlados por PLC, com teste de fábrica antes do envio.
Envie os dados da sua lama (teor de sólidos %, pH, temperatura, tamanho de partícula e tonelagem diária) para a equipe de engenharia da Senjie para uma proposta de dimensionamento e cotação.
Perguntas frequentes
Uma prensa-filtro consegue lidar com lama de lixiviação com ácido sulfúrico proveniente de massa negra?
Sim. Placas de polipropileno e tecido de PP são inertes ao ácido sulfúrico nas concentrações de 5 a 20% usadas na lixiviação de massa negra, até 90 °C. A estrutura, o manifold de alimentação e os suportes devem ser revestidos de PP, revestidos de borracha, revestidos de PVDF ou SS316 para evitar corrosão.
Que umidade de torta é possível no carbonato de lítio com uma prensa-filtro?
Uma prensa-filtro de membrana atinge 10 a 18% de umidade da torta em cristais de carbonato de lítio após prensagem a 1,5 a 2,0 MPa e sopro de ar. Uma prensa de câmara sem prensagem fornece 18 a 25%.
Preciso de uma prensa-filtro de membrana ou uma prensa de câmara é suficiente?
Use uma prensa de membrana para resíduo de lixiviação de massa negra, tortas de impurezas de hidróxido e carbonato de lítio, onde 10 a 15 pontos percentuais a menos de umidade recuperam solução ou produto. Uma prensa de câmara é suficiente para cristais de sulfato de níquel e cobalto e sólidos de lama de ânodo.
Qual tamanho de placa é típico para uma prensa-filtro de reciclagem de baterias?
A maioria das plantas de reciclagem de baterias usa placas de 800 a 1500 mm. Plantas com menos de 2000 t/ano de massa negra operam prensas de 800 mm; plantas de 5000 a 10000 t/ano operam de 1000 a 1250 mm; linhas maiores usam 1500 mm.
Por que a prensa-filtro deve ser fechada para massa negra?
A lama de massa negra pode liberar hidrogênio e vapor de eletrólito, o licor ácido forma aerossol durante o sopro de ar, e compostos de cobalto e lítio são poeiras perigosas. Uma prensa fechada com bandeja de gotejamento, porta de extração e porta de descarga tipo bomb-bay contém todos os três.