Способ демеркуризации отработанных люминесцентных ламп

Авторы патента:

Герасименко Дмитрий Вячеславович (RU)

C22B7/00 - Переработка сырья, кроме руды, например скрапа, с целью получения цветных металлов или их соединений

B09B3/00 - Уничтожение твердых отходов или переработка их в нечто полезное или безвредное

Владельцы патента RU 2515772:

Общество с ограниченной ответственностью "Сортировка и переработка" (RU)

Изобретение относится к области охраны окружающей среды и может быть использовано для утилизации отработанных и дефектных люминесцентных ламп. Способ демеркуризации отработанных люминесцентных ламп включает разрушение ламп и виброочистку лампового боя от люминофора. При этом разрушение ламп осуществляют до крупности частиц стекла не более 8 мм. После разрушения люминесцентных ламп цоколи ламп отделяют от стекла на вибрирующей решетке и удаляют в сборник, который направляют в демеркуризационно-отжиговую электрическую печь. Термическую обработку цоколей проводят при температуре до 100ºС и времени выдержки не менее 30 минут. Отделение люминофора от стекла осуществляют путем выдувания его в противоточно-движущейся системе «стеклобой-воздух» в условиях вибрации. Технический результат - повышение эффективности и энергоресурсосбережения переработки люминесцентных ламп, удешевление и упрощение технологии утилизации.

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к области охраны окружающей среды и может быть использовано для утилизации отработанных и дефектных люминесцентных ламп, которые с экологической точки зрения являются опасным видом отходов, так как они содержат ртуть, адсорбированную в слое люминофора на внутренней поверхности стеклянных колб этих ламп.

Уровень техники

Люминесцентная лампа - газоразрядный источник света, где видимый свет излучается в основном люминофором, который, в свою очередь, светится под воздействием ультрафиолетового излучения разряда; сам разряд тоже излучает видимый свет, но в значительно меньшей степени. Все люминесцентные лампы содержат ртуть (в дозах от 1 до 70 мг), ядовитое вещество 1-го класса опасности. Эта доза может причинить вред здоровью, если лампа разбилась, и если постоянно подвергаться пагубному воздействию паров ртути, то они будут накапливаться в организме человека, нанося вред здоровью.

Спектр применения люминесцентных ламп в народном хозяйстве достаточно широк. В связи с этим и организация процесса утилизации этого опасного вида отходов чрезвычайно важна.

Известен способ термической демеркуризации загрязненных ртутью материалов (патент РФ на изобретение №1838440, C22B43/00, опубл. 30.08.1993), включающий разрушение ламп, нагрев материалов в герметичной камере, вакуумную дистилляцию паров ртути, улавливание паров ртути в низкотемпературной ловушке. В этом способе металлическая ртуть собирается в низкотемпературной ловушке и ее можно после очистки вернуть в производство.

Недостатком известного способа является то, что данная технология не приспособлена к переработке грязных, битых ламп, так как вакуумная система может выйти из строя при наличии загрязняющих компонентов. Производительность такой технологии также ограничена, технология энергоемка, требует для реализации большого количества электроэнергии.

Известен способ утилизации ртутьсодержащих люминесцентных ламп (патент РФ на изобретение №2281311, C09K11/01, C22B43/00, H01J9/50, опубл. 10.08.2006), заключающийся в их разрушении, разделении на стеклобой, цоколи, ртутьсодержащий люминофор в потоке воздуха с использованием вибрации, причем поток воздуха создают разрежением 10-10000 Па, используют вибрацию в диапазоне 1-10000 Гц, ртутьсодержащий люминофор, измельченный до размеров не более 1 мм, нагревают в герметичном объеме до 600-900°С, выдерживая при температуре 600-700°С не менее 30 мин, пары ртути конденсируют в охлаждаемой ловушке и при проведении всех процессов обеспечивают двойную герметизацию.

Недостатками известного способа являются сравнительно высокая энергоемкость, сложность и трудоемкость процесса утилизации люминесцентных ламп.

Известен способ демеркуризации люминесцентных ламп (патент РФ на изобретение №2052527, C22B43/00, опубл. 20.01.1996), способ включает измельчение ламп под слоем воды с одновременным отделением цоколей и непрерывной отмывкой люминофора. Стеклянный бой разделяют на мелкую и крупную фракции с последующей обработкой мелкой фракции азотной кислотой, а крупной фракции - хлорсодержащим раствором. После нейтрализации растворов азотной кислоты и хлорсодержащего раствора их пропускают через катионообменную смолу. После насыщения смолу регенерируют с последующей обработкой элюата сульфидом аммония или натрия до выпадения сульфида ртути в осадок.

Недостатком известного способа является сравнительно невысокая степень ресурсосбережения, а также низкая экологическая безопасность способа, обусловленная применением химических реагентов.

Известен способ демеркуризации люминесцентных ламп (патент РФ на изобретение №1792443, C22B43/00, C22B7/00, опубл. 30.01.1993), включающий разрушение ламп внутри герметической камеры, нагрев при их пониженном давлении и удаление возгонов ртути. Нагрев разрушенных ламп ведут в вакууме до 300^оС при нагреве камеры до 100^оС. Улавливание возгонов ртути ведут в сборнике конденсатора, охлажденном до 20^оС.

Известный способ требует высоких капитальных затрат, энергоемок, такая утилизация люминесцентных ламп требует сложной системы герметизации и защиты от аварийных выбросов паров и ртути.

Известен способ переработки люминесцентных ламп (патент РФ на изобретение №2106421, C22B43/00, H01J9/50, опубл. 10.03.1998), включающий отделение цоколей от ртутьсодержащей трубки, демеркуризацию и смывание люминофора водой, причем отделение цоколей от ртутьсодержащей трубки проводят в растворе йодистого калия или 5%-ного раствора йода.

Недостатками известного способа являются сравнительно высокие энергозатраты, а также сложность процесса утилизации и его относительно высокая стоимость.

Наиболее близким к заявляемому техническому решению по совокупности существенных признаков и назначению является способ переработки отработанных люминесцентных ламп (патент РФ на изобретение №2185256, B07B9/00, B02C23/16, B09B3/00, B03B9/06, опубл. 20.07.2002), включающий разрушение ламп и виброочистку лампового боя от люминофора, причем очистку лампового боя от люминофора осуществляют в подвижных вихревых вибропотоках из компонентов лампового боя, которые формируют сосредоточенным источником вибрации, установленным со смещением по отношению к центру масс корпуса вибрационной установки. Разрушение колб ламп осуществляют до крупности частиц во фракции стеклобоя, составляющей не более 15 мм.

Недостатком известного способа переработки отработанных люминесцентных ламп является относительно высокая сложность процесса переработки и высокие энергозатраты.

Раскрытие изобретения

Задачей изобретения является создание простого и надежного способа демеркуризации отработанных люминесцентных ламп, обеспечивающего защиту окружающей среды, человека от вредного воздействия ртути, которая содержится в люминесцентных лампах, а также повышение безопасности в работе, снижение энергозатрат, себестоимости и удешевление.

Техническим результатом настоящего изобретения является повышение эффективности и энергоресурсосбережения переработки люминесцентных ламп, удешевлении и упрощении технологии утилизации.

Указанный технический результат достигается тем, что в известном способе демеркуризации отработанных люминесцентных ламп, включающем разрушение ламп и виброочистку лампового боя от люминофора, согласно изобретению разрушение ламп осуществляют до крупности стекла до 8 мм; после разрушения люминесцентных ламп цоколи ламп отделяют от стекла на вибрирующей решетке и удаляют в сборник, который направляют в демеркуризационно-отжиговую электрическую печь; причем термическую обработку проводят при температуре до 100ºС, время выдержки не менее 30 минут; отделение люминофора от стекла осуществляют путем выдувания его в противоточно-движущейся системе «стеклобой-воздух» в условиях вибрации.

Осуществление изобретения

Люминесцентные лампы - отходы первой (высшей) категории опасности и требуют правильной утилизации. Белое напыление внутри лампы - это и есть ртутьсодержащее вещество. Если разбить это устройство, ртуть будет испаряться. Поэтому транспортировать лампы на завод, где осуществляется их утилизация, необходимо в специальных контейнерах. Лампы в контейнерах должны быть расположены плотно друг к другу, чтобы не биться в пути, и закрыты брезентовыми мешками, чтобы не намокнуть. Обычно лампы перевозят в крытых грузовиках. В пути водитель должен включить фары независимо от времени суток. Максимальная скорость передвижения по трассе - не более 60 километров в час.

Способ демеркуризации отработанных люминесцентных ламп осуществляется следующим образом.

Доставленные в контейнерах ртутные лампы подаются в узел загрузки. Затем люминесцентные лампы поступают в пневмовибрационный сепаратор. За счет высокого разрежения в пневмовибрационном сепараторе лампы одна за другой непрерывно подаются в ускорительную трубу, попадают в дробилку и измельчаются до крупности стекла до 8 мм. На эффективность очистки стеклобоя от люминофора существенно влияет крупность измельченных частиц стеклобоя. Экспериментально доказано, что для эффективной очистки наиболее целесообразной является измельчение стеклобоя до крупности частиц не более 8 мм. При больших или меньших размерах частиц снижается эффект вибрационной самоочистки, а также или повышается расход воздуха, или значительно повышается сопротивление слоя частиц при его продувке воздухом, что в обоих случаях приводит к повышению энергозатрат.

Цоколи люминесцентных ламп отделяются от стекла на вибрирующей решетке и удаляются в сборник - технологический контейнер. Заполненный цоколями технологический контейнер направляется в демеркуризационно-отжиговую электрическую печь, газовые выбросы из которой поступают в систему очистки. Термическую обработку проводят при температуре до 100ºС, время выдержки не менее 30 мин. Время выдержки связано с кинетикой удаления примесей. Время выдержки более 30 минут нецелесообразно, так как результат удаления ртути уже достигнут, а дальнейшая выдержка приводит к ненужным затратам. В результате термической обработки цоколи полностью очищаются от остаточных загрязнений ртутью.

Отделение люминофора - главного носителя ртути, от стекла осуществляется за счет выдувания его в противоточно-движущейся системе «стеклобой-воздух» в условиях вибрации. Очищенное от люминофора стекло поступает в бункер-накопитель. Пневмовибрационный сепаратор с дробилкой обеспечивает в процессе работы очистку стекла от ртути до величин значительно меньших ПДК ртути в почве 2,1 мг/кг. Основная масса люминофора улавливается в циклоне и попадает в сборник люминофора (представляющий собой, например, транспортную металлическую бочку с полиэтиленовым мешком-вкладышем и специальной крышкой). Остальные 3-5% люминофора осаждаются в приемнике рукавного фильтра и в дальнейшем также упаковываются в транспортные металлические бочки. Воздушный поток последовательно очищается от люминофора в циклоне, рукавном фильтре и адсорбере. Очистка воздуха от паров ртути происходит в адсорбере до содержания ртути в воздухе менее 0,0001 мг/м³. При превышении содержания ртути значения ПДК в выбросах в атмосферу производится замена отработанного активированного угля в адсорберах. Вместе с люминофором в металлические бочки с полиэтиленовым вкладышем упаковывается отработанный активированный уголь, а также загрязненная обтирочная ветошь.

Вода после санитарной обработки помещения и периодической демеркуризации установки, скапливаемая в футерованном приямке, идет на смачивание люминофора.

Работа на установке ведется под постоянным аналитическим контролем аккредитованной лаборатории на содержание ртути в стеклобое, цоколях и в люминофоре. Определяется содержание паров ртути в воздухе рабочей зоны и на выходе воздушного потока из адсорбера в атмосферу.

Таким образом, заявленный способ обеспечивает достижение заявленного технического результата, а именно, повышение эффективности и энергоресурсосбережения переработки люминесцентных ламп, удешевление и упрощение технологии утилизации.

Способ демеркуризации отработанных люминесцентных ламп, включающий разрушение ламп и виброочистку лампового боя от люминофора, отличающийся тем, что разрушение ламп осуществляют до крупности частиц стекла не более 8 мм, после разрушения люминесцентных ламп цоколи ламп отделяют от стекла на вибрирующей решетке и удаляют в сборник, который направляют в демеркуризационно-отжиговую электрическую печь, проводят термическую обработку цоколей при температуре до 100ºС и времени выдержки не менее 30 минут, а очистку от люминофора осуществляют отделением его от стекла путем выдувания его в противоточно-движущейся системе «стеклобой-воздух» в условиях вибрации.

Изобретение относится к области металлургии благородных металлов. Способ пирометаллургического извлечения серебра из вторичного свинецсодержащего сырья включает его плавку в два этапа.

Способ очистки серебросодержащего материала // 2514554

Изобретение относится к области очистки серебросодержащих материалов гидрометаллургическим методом, например вторичных материалов, какими являются лом и отходы некоторых видов микроэлектроники.

Способ извлечения висмута и германия из отходов производства кристаллов ортогерманата висмута // 2514546

Изобретение относится к области гидрометаллургии рассеянных элементов, а именно к способу извлечения висмута и германия из вторичных источников сырья, образующегося при механической обработке оксидных материалов, в частности к способу извлечения висмута и германия из масло-абразивных отходов производства кристаллов ортогерманата висмута.

Способ переработки цинксодержащих металлургических отходов // 2507280

Изобретение относится к металлургии цветных металлов и может быть использовано при переработке цинксодержащих металлургических отходов вельцеванием. Способ переработки цинксодержащих металлургических отходов включает смешение отходов с коксовой мелочью, окомкование шихты и последующее вельцевание в трубчатой печи.

Способ разделения витых изделий на электрическую жилу в полимерной оболочке, стальную проволоку и переработки отрезков стальной проволоки в арматурные элементы // 2507279

Изобретение относится к области переработки отходов производства и эксплуатации кабелей, преимущественно бронированных. Способ включает разделение кабеля на электрические жилы в полимерной оболочке, стальную проволоку и переработку отрезков стальной проволоки в арматурные элементы, и при этом отделение стальной проволоки от электрической жилы в полимерной оболочке осуществляют путем резки стальной проволоки на отрезки в составе кабеля по одной или двум взаимно противоположно расположенным образующим кабеля посредством регулируемых приводных дисковых ножей, изгиба кабеля на роликах и отделения оставшихся отрезков проволоки от электрических жил отсекателем, а транспортирование отрезков проволоки производят вибрирующим лотком с кольцевым винтообразным маршрутом, деформацию отрезков проволоки осуществляют шестеренчатой парой, имеющей зуб в сечении полуцилиндрической формы, с обеспечением деформации отрезков проволоки роликами.

Способ извлечения никеля и кадмия из отработанных щелочных аккумуляторов и батарей // 2506328

Изобретение относится к области вторичного получения цветных металлов. Способ извлечения кадмия и никеля из отработанных щелочных аккумуляторов и батарей включает химическую обработку отработанных щелочных аккумуляторов и батарей с хлоридом аммония путем пропускания через них конденсированных паров нагретого раствора аммиака в воде с растворением оксидов кадмия и никеля и образованием растворов аммиакатов кадмия и никеля, выделения растворов аммиакатов кадмия и никеля и нагревания их с разложением на гидроксиды кадмия и никеля, осаждения гидроксидов кадмия и никеля и отделения полученного осадка от раствора, нагревания раствора до испарения, конденсирования его и пропускания полученного конденсата через оставшуюся массу.

Способ электрохимического извлечения свинца из свинцово-кислотных отходов аккумуляторных батарей // 2505613

Изобретение относится к способу извлечения свинца из отходов аккумуляторных батарей. Способ включает электролитическое осаждение свинца из щелочных растворов на асимметричном импульсном токе с варьированием периодической последовательности пакетов положительных n+ и отрицательных n- импульсов тока, причем количество импульсов в пакете выбирают из n+=20 и интервала 1≤n-≤10.

Способ переработки шламов гальванических производств // 2504589

Изобретение относится к переработке промышленных отходов предприятий металлургии и машиностроения. Способ переработки шламов гальванических производств включает выщелачивание тяжелых цветных металлов раствором серной кислоты с последующим отделением твердой фазы из раствора выщелачивания отстаиванием и фильтрованием, селективную сорбцию ионов тяжелых цветных металлов с получением катодных осадков цинка, меди и никеля из десорбатов.

Установка утилизации бетона // 2503730

Изобретение относится к утилизации строительных отходов. Установка утилизации бетона содержит грохот, электромагнит и систему водоочистки, а также три технологических цепочки.

Способ переработки отходов электронной и электротехнической промышленности // 2502813

Изобретение относится к области гидрометаллургии и может быть использовано для извлечения драгоценных металлов из отходов электронной и электротехнической промышленности.

Способ переработки золотосодержащих руд с примесью ртути // 2497963

Изобретение относится к способу переработки золотосодержащих руд с примесями ртути. Способ включает измельчение исходного материала, цианидное выщелачивание с получением продуктивного раствора золота с примесями ртути, введение сульфидсодержащего реагента для осаждения ртути, сорбцию золота на активированный уголь с возвратом оборотного цианидного раствора на выщелачивание, десорбцию золота и электролиз золота из десорбата.

Установка для извлечения ртути из люминесцентных ламп // 2496897

Изобретение относится к установкам для утилизации люминесцентных ламп. Установка содержит блок дробления ламп, контейнер с демеркуризационным раствором, блок обезвреживания, выполненный в виде миксера для обезвреживания отходов, закрепленного на основании с возможностью вращения посредством привода и опрокидывания для выгрузки продукта переработки, загрузочное устройство с подвижным лотком, емкость для сбора продукта переработки, выполненную в виде контейнера, установленного на лотке с желобом для стока отработанного раствора в приемный бак и перекачки раствора посредством насоса через фильтр с засыпкой из сульфоугля типа КУ-2, и печь для сжигания засыпки с сульфоуглем и получения металлической ртути, Блок дробления ламп выполнен в виде установки непрерывного действия для получения тонкодисперсного порошка из стеклобоя, содержащей приемный бункер, щековую дробилку для первичного дробления, винтовой конвейер для подачи продукта в элеватор, планетарную мельницу, выполненную с возможностью извлечения из нее измельченного продукта воздушным потоком, трубопроводы для направления измельченного продукта в сепаратор, в котором воздушный поток закручивается наклонными лопастями с возможностью разделения материала по крупности посредством возникающей центробежной силы, возвращения грубого материала в мельницу и направления тонкого продукта в циклон для сбора значительной части готового продукта и подачи его через шлюзовой затвор по трубопроводу в приемную емкость.

Способ обезвреживания отработанных ртутьсодержащих люминесцентных ламп // 2495146

Изобретение относится к способу обезвреживания отработанных ртутьсодержащих люминесцентных ламп. Способ включает соединение внутреннего объема лампы и объема емкости с демеркуризатором с обеспечением контакта паров ртути с демеркуризатором и проведение процесса демеркуризации в объеме лампы.

Способ утилизации ртутьсодержащих ламп и устройство для его осуществления // 2485192

Изобретение относится к способу и устройству для утилизации отработавших люминесцентных ламп. .

Состав для демеркуризации объектов // 2484160

Изобретение относится к составам, предназначенным для очистки от ртути (демеркуризации) различных объектов, в частности жилых и административных помещений, учреждений здравоохранения, школ, дошкольных учреждений, ртутное загрязнение которых обусловлено разрушением ртутьсодержащих изделий.

Способ утилизации люминесцентных ламп и приборов, содержащих ртуть // 2480506

Изобретение относится к области охраны окружающей среды и может быть использовано для утилизации отработанных и дефектных люминесцентных ламп и приборов, содержащих ртуть.

Установка для переработки люминесцентных ламп // 2475546

Изобретение относится к установкам для утилизации люминесцентных ламп. .

Способ извлечения золота из цианидных растворов c присутствующей в них растворенной ртутью // 2460814

Изобретение относится к области сорбционной технологии извлечения золота из растворов, полученных в результате цианидного выщелачивания золотосодержащих рудных продуктов.

Способ извлечения золота из цианидных растворов, содержащих ртуть // 2458160

Установка для извлечения ртути из люминeсцентных ламп // 2447167

Изобретение относится к установкам для утилизации люминесцентных ламп. .

Способ утилизации теплоты сгорания твердых бытовых отходов на мусоросжигательной установке и устройство для его реализации // 2515442

Изобретение относится к технике и технологии термического обезвреживания твердых бытовых отходов. Способ утилизации теплоты сгорания твердых бытовых отходов на мусоросжигательной установке заключается в том, что поток отходящих газов, образующихся в мусоросжигательной установке, оснащенной печью, системами дожигания и охлаждения отходящих газов, газоочистки и золошлакоудаления, поступает с температурой 1150°С-1250°С из системы дожигания поочередно в параллельно подключенные проточные двухканальные газо-воздушные теплообменные аппараты, образующие совместно с системой подачи сжатого воздуха, воздушной турбиной и генератором систему генерации электрической энергии.