Установка и способ утилизации люминесцентных ламп
PLANT AND METHOD OF RECYCLING LUMINESCENT LAMPS

Группа изобретений относится к средствам переработки ртутьсодержащих отходов и их использования в качестве наполнителя при формовании бетонных смесей.
Известна установка утилизации люминесцентных ламп, содержащая загрузочное устройство для люминесцентных ламп, дробилку (блок разделения ламп) с вибросепаратором, выполненную с возможностью разделения люминесцентных ламп в потоке воздуха на составляющие стекло измельченное, металлические цоколи и порошок ртутьсодержащего люминофора, а также циклон, один выход из которого выполнен с возможностью отвода основной части порошка из воздушного потока в камеру вибрационного смесителя, а другой выход из которого выполнен с возможностью отвода основной части воздушного потока с незначительной частью порошка в средство очистки воздушного потока, и устройство для создания разрежения воздуха, предназначенное для перемещения люминесцентных ламп из загрузочного устройства в дробилку, очистки боя стекла и цоколей от порошка в вибросепараторе, а также для перемещения порошка из дробилки в циклон для выделения порошка из потока воздуха и отвода в камеру (металлические емкости-бочки с полиэтиленовым мешком-вкладышем) / Патент РФ 2415721,10.04.2011 /.
Камера установки утилизации люминесцентных ламп предназначена для транспортировки порошка ртутьсодержащего люминофора на переработку для выделения металлической ртути, что является сложным технологическим процессом.
Известен вибрационный смеситель, содержащий виброплощадку и камеру для перемешивания компонентов смеси, имеющую люки загрузки и выгрузки / Патент РФ 2626643,31.07.2017 /.
Камера вибрационного смесителя может быть использована для преобразования ртути порошка ртутьсодержащего люминофора в малоопасное соединение - сульфид ртути, а также для утилизации полученного соединения в качестве одной из добавок бетонной смеси.
Однако данная камера вибрационного смесителя имеет неразъемное соединение с виброплощадкой, а потому для транспортировки ртутьсодержащего люминофора от установки утилизации люминесцентных ламп должна быть использована дополнительная промежуточная емкость, что усложняет технологический процесс.
Известный вибрационный смеситель выполнен с возможностью реализации способа утилизации ртутьсодержащего люминофора, включающего процесс химического обезвреживания ртути порошка ртутьсодержащего люминофора при смешении ртути с раствором на основе полисульфида кальция в камере с получением в результате химической реакции малоопасного сульфида ртути, и процесс изготовления бетонной смеси с использованием полученного порошка с сульфида ртути при смешении с цементом и водой.
Данный способ предполагает использование установки утилизации люминесцентных ламп и дополнительных промежуточных емкостей для доставки порошка ртутьсодержащего люминофора от установки утилизации люминесцентных ламп и загрузки его в камеру, что усложняет процесс реализации способа утилизации ртутьсодержащего люминофора.
Технический результат заявленной группы изобретений заключается в упрощении технологического процесса утилизации ртутьсодержащего люминофора путем использования единой емкости как для сбора порошка ртутьсодержащего люминофора, полученного на установке утилизации люминесцентных ламп, так и для преобразования ртути в малоопасный сульфид ртути, а также для использования порошка ртутьсодержащего люминофора с сульфидом ртути в качестве одной из добавок бетонной смеси.
Для достижения указанного технического результата предложена группа изобретений.
Способ утилизации люминесцентных ламп включает первый процесс выделения упомянутого порошка из люминесцентных ламп, второй процесс обезвреживания ртути упомянутого порошка при смешении ртути с раствором на основе полисульфида кальция с получением в результате химической реакции малоопасного сульфида ртути, и третий процесс изготовления бетонной смеси с использованием полученного упомянутого порошка при смешении с цементом и водой, при этом упомянутый первый процесс выполняют на установке утилизации, а упомянутые второй и третий процессы последовательно выполняют в камере вибрационного смесителя.
Камера вибрационного смесителя выполнена с возможностью воздействия вибрации на упомянутые второй и третий процессы смешения.
Первый процесс выделения упомянутого порошка выполняют с использованием установки утилизации люминесцентных ламп, которая содержит дробилку с вибросепаратором и циклон.
Установка утилизации люминесцентных ламп содержит загрузочное устройство для люминесцентных ламп, дробилку с вибросепаратором, выполненную с возможностью разделения люминесцентных ламп в потоке воздуха на составляющие стекло измельченное, металлические цоколи и порошок ртутьсодержащего люминофора, а также циклон, один выход из которого выполнен с возможностью отвода основной части упомянутого порошка из воздушного потока в съемную камеру вибрационного смесителя, а другой выход из которого выполнен с возможностью отвода основной части воздушного потока с незначительной частью упомянутого порошка в средство очистки воздушного потока, а также устройство для создания разрежения воздуха, предназначенное для перемещения люминесцентных ламп из упомянутого загрузочного устройства в упомянутую дробилку, очистки боя стекла и цоколей от упомянутого порошка в вибросепараторе, а также для перемещения упомянутого порошка из упомянутой дробилки в упомянутый циклон для выделения упомянутого порошка из потока воздуха в камеру вибросмесителя.
Устройство для создания разрежения воздуха содержит двух роторный компрессор, вход в который присоединен к средству очистки потока воздуха.
Средство очистки потока воздуха содержит последовательно соединенные рукавный фильтр и адсорбер, выход из которого соединен с входом в упомянутый компрессор с возможностью создания разрежения воздуха в конструктивных блоках установки.
Загрузочное устройство снабжено ускорительной трубой, выполненной с возможностью транспортировки люминесцентных ламп в дробилку под воздействием разрежения, создаваемого потоком воздуха в упомянутом устройстве.
Труба снабжена блокирующим устройством.
Вибрационный смеситель содержит съемную камеру, имеющую люки загрузки и выгрузки, виброплощадку, вибровозбудитель, раму и упругие элементы, расположенные между виброплощадкой и рамой, при этом упомянутая камера выполнена с возможностью разъемного соединения с виброплощадкой.
Камера включает верхнюю часть, которая выполнена с люком загрузки, промежуточную часть и нижнюю часть, которая выполнена с люком разгрузки.
Каждый люк упомянутой камеры снабжен герметично закрываемой крышкой.
Верхняя часть упомянутой камеры выполнена с расширением в направлении от люка загрузки к промежуточной части, а нижняя часть выполнена с сужением по направлению от промежуточной части к люку разгрузки.
В качестве вибровозбудителя использован дебалансный электромеханический вибратор с круговыми колебаниями частотой 25 Гц.
Под виброплощадкой установлен винтовой домкрат с возможностью упора виброплощадки.
Группа изобретений поясняется фигурами чертежей, на которых изображены: на фиг. 1 - установка утилизации, и на фиг. 2 - вибрационный смеситель.
Установка утилизации люминесцентных ламп (фиг. 1) предназначена для их разделения на составляющие: измельченное стекло, металлические цоколи и ртутьсодержащий люминофор.
Установка утилизации содержит загрузочное устройство 1 для люминесцентных ламп, дробилку 2, вибросепаратор 9, циклон 3, рукавный фильтр 4, адсорбер 5 и двух роторный компрессор 6 устройства для создания разрежения.
Загрузочное устройство 1 для люминесцентных ламп выполнено с возможностью накопления подлежащих утилизации люминесцентных ламп и их транспортировки по ускорительной трубе 7 на вход в дробилку 2. Ускорительная труба 7 снабжена блокирующим устройством 8, которое включает электроклапан и оптический датчик, фиксирующий наличие люминесцентной лампы перед электроклапаном.
Дробилка 2 с вибросепаратором 9 предназначены для разрушения люминесцентных ламп и разделения их в процессе вибросепарации на измельченное стекло колб, металлические цоколя и ртутьсодержащий порошок люминофора. Один выход из дробилки 2 предназначен для отвода ртутьсодержащего люминофора на вход в циклон 3, а другой выход предназначен для отвода измельченного стекла колб и металлических цоколей на вход в вибросепаратор 9, выполненный с возможностью загрузки измельченного стекла колб в емкость 10, а металлических цоколей в емкость 11. Дробилка 2обеспечивает вибрационную обработку измельченного стекла колб и металлических цоколей в потоке воздуха, а также отвод порошка ртутьсодержащего люминофора через патрубок в циклон 3.
Циклон 3 предназначен для очистки потока воздуха от основной части порошка ртутьсодержащего люминофора. Один выход из циклона 3 предназначен для отвода основной части (до 97%) порошка ртутьсодержащего люминофора в камеру 21 вибрационного смесителя, а другой выход предназначен для отвода воздуха с незначительной частью порошка ртутьсодержащего люминофора на вход рукавного фильтра 4, выход из которого соединен с входом адсорбера 5, предназначенного для улова и обезвреживания остаточных паров ртути.
Двух роторный компрессор 6 устройства для создания разрежения предназначен для создания перепадов давления воздуха в полостях дробилки 2, циклона 3, рукавного фильтра 4 и адсорбера 5, т.е. с целью получения разрежения в конструктивных блоках установки, что позволяет обеспечить безопасные условия труда операторов при работе с ртутьсодержащими отходами.
Вход в двух роторный компрессор 6 соединен с выходом адсорбера 5, вход в который соединен с выходом из рукавного фильтра 4, вход в который соединен с выходом для отвода воздуха из циклона 3 с незначительной частью порошка ртутьсодержащего люминофора.
Двух роторный компрессор 6 выполнен с возможностью создавать разрежение на входе до 40 кПа.
Загрузочное устройство 1 выполнено с возможностью накопления подлежащих утилизации люминесцентных ламп и их транспортировки по ускорительной трубе 7.
Перепад давления воздуха между загрузочным устройством 1 и дробилкой 2 обеспечивает высокоскоростное перемещение потоком воздуха люминесцентных ламп из загрузочного устройства 1 в дробилку 2 по ускорительной трубе 7.
Вибрационный смеситель (фиг. 2) содержит съемную камеру 21, виброплощадку 22, вибровозбудитель 23, раму 24, упругие элементы 25, винтовой домкрат 26, блок 27 управления режимами работы вибровозбудителя 23 и путевой выключатель 28 цепи питания вибровозбудителя 23.
Камера 21 имеет люк 29 загрузки и люк 30 выгрузки, каждый из которых выполнен с герметично закрываемой крышкой, что позволяет использовать съемную камеру 21 для загрузки порошка ртутьсодержащего люминофора непосредственно из циклона 3 установки утилизации люминесцентных ламп, а также перемещать на технологической тележке 31 к виброплощадке 22 вибрационного смесителя.
Тележка 31 оборудована весами, дополнительно используются средства подъема камеры на виброплощадку 22 вибрационного смесителя.
Люк 29 загрузки и люк 30 выгрузки обеспечивают герметизацию съемной камеры21 при проведении химического обезвреживания ртутьсодержащих отходов, в результате которого ртуть преобразуется в твердое нерастворимое в воде соединение сульфид ртути, соответствующее природной малоопасной минеральной форме.
Камера 21 включает верхнюю часть по форме четырехугольной усеченной пирамиды с люком 29 загрузки на меньшем основании, нижнюю часть по форме четырехугольной усеченной пирамиды с люком 30 разгрузки на одной из граней, образующей неразъемное соединение с меньшим основанием, и промежуточную часть по форме куба, одно основание которого совмещено с большим основанием усеченной пирамиды верхней части, а другое основание которого совмещено с большим основанием усеченной пирамиды нижней части.
Камера 21 крепится к боковой стойке 34 и нижней части виброплощадки 22 посредством болтов 35 и крепежных гаек 33. На стойке 34 виброплощадки 22 с обратной стороны с помощью болтов 35 и гаек 33 закреплен вибровозбудитель 23 так, чтобы противоположная сторона создавала нагрузку на съемную камеру 21, закрепленную на виброплощадке 22, вдоль рамы 24.
В качестве вибровозбудителя 23 использован дебалансный электромеханический вибратор с изменяемой частотой и направлением круговых колебании (например, типа марки ИВ-105).
Упругие элементы 25 расположены между виброплощадкой 22 и рамой 24.
Винтовой домкрат 26 установлен на раме 24 с возможностью блокировки виброплощадки 22 для исключения вертикального перемещения ее на упругих элементах 25 в нерабочем положении.
Путевой выключатель 28 и блок 27 управления вибровозбудителем 23 с переключателем режимов работы установлены последовательно в цепи питания электрической сети вибровозбудителя. Путевой выключатель 28 установлен с возможностью разъединения блока 27 управления от электрической сети при положении винтового домкрата 26, позволяющем предотвратить вертикальное перемещение виброплощадки 22 относительно рамы 24 в процессе монтажа и демонтажа.
Способ утилизации ртутьсодержащего люминофора люминесцентных ламп включает первый процесс - выделение ртутьсодержащего люминофора из люминесцентных ламп с использованием предложенной установки и камеры вибрационного смесителя. Этот процесс реализуется следующим образом.
Винтовой домкрат 26 (фиг. 2) вводят в контакт с виброплощадкой 22, тем самым размыкают путевой выключатель 7 цепи питания вибровозбудителя и снимают нагрузку с упругих элементов 5. Затем удаляют крепежные гайки 11, удерживающие камеру 21 вибрационного смесителя, и демонтируют ее с виброплощадки 22.
Камеру 21 устанавливают на тележку с весами, выполненную с возможностью подъема и герметичного соединения люка загрузки камеры с люком выгрузки порошка ртутьсодержащего люминофора из циклона 3.
В процессе заполнения съемной камеры 21 порошком люминофора после достижения заданной величины веса прекращают выгрузку порошка и отсоединяют люк 29 загрузки камеры 21 от люка выгрузки циклона 3. Закрывают герметичный люк 29 загрузки камеры.
Способ утилизации также включает второй процесс - химического обезвреживания ртути в порошке ртутьсодержащего люминофора путем механохимического взаимодействия с раствора на основе полисульфида кальция в процессе вибросмешения с образованием твердого нерастворимого в воде соединения сульфида ртути, соответствующего природной малоопасной минеральной форме.
Для этого через люк 29 загрузки в верхней части камеры 21 вводят необходимое количество демеркуризационного раствора. Закрывают люк 21 загрузки. Затем камеру 21 на тележке перемещают к вибрационному смесителю и закрепляют камеру 21 на виброплощадке 22 крепежными болтами 35 и гайками 33.
Винтовой домкрат 26 выводят из контакта с виброплощадкой 22 для разблокирования упругих элементов 25.
Вибрационный смеситель подготовлен к работе. Переключателем блока 27 управления включают вибровозбудитель на 30 минут и, в результате химической реакции при вибрационном смешении, ртуть преобразуется в полисульфид ртути. Полученный порошок ртутьсодержащего люминофора может быть безопасно использован в качестве наполнителя бетонной смеси.
Способ утилизации также включает и третий процесс - изготовление бетонной смеси с использованием полученного малоопасного высокодисперсного порошка ртутьсодержащего люминофора (с сульфидом ртути) в качестве мелкого заполнителя.
Для реализации третьего процесса - получения бетонной смеси с использованием порошка ртутьсодержащего люминофора с сульфидом ртути, винтовой домкрат 26 вводят в контакт с виброплощадкой 22 для отключения вибровозбудителя 23 посредством путевого выключателя 28 и блокирования упругих элементов 25.
Открывают люк 29 загрузки и в съемную камеру 21 вводят цемент, воду, а при необходимости гравий и другие необходимые заполнители для приготовления бетонной смеси.
Закрывают люк 29 загрузки. Винтовой домкрат 26 выводят из контакта с виброплощадкой 22 для замыкания путевого выключателя 28 цепи питания вибровозбудителя и разблокирования упругих элементов 25.
Переключателем блока 27 управления включают вибровозбудитель 23 и производят перемешивание бетонной смеси в течение 30 минут.
Открывают герметичный люк 30 выгрузки в нижней части камеры 21.
Переключателем блока 27 управления включают вибровозбудитель 23 на режим, обеспечивающий перемещение полученной бетонной смеси в обратном направлении в сторону люка 30 выгрузки камеры 21 - для наполнения внешней емкости (не показана).