УСТАНОВКА ПО ПЕРЕРАБОТКЕ ОТРАБОТАННЫХ РТУТЬСОДЕРЖАЩИХ ЛАМП

Полезная модель относится к области охраны окружающей среды и может быть использована для утилизации отработанных и дефектных люминесцентных ламп.
Из предшествующего уровня техники известна установка для удаления ртути, включающая узел сепарации смеси паров ртути с воздухом и твердыми примесями, снабженный вертикально расположенным корпусом, линией подачи очищаемого воздуха, линией отвода очищенного воздуха, а линиями для сбора конденсата ртути и твердых примесей, см., RU №220264, М. кл., С22В 43/00, 2003 г. (1).
Недостатком [1] является унос мелкодисперсного порошкообразного люминофора вместе с адсорбированной в нем ртутью и невозможность очистки лампового боя от люминофора.
Из патента RU №2050051, В02С 23/24, 1994 г. [2], известна установка для утилизации люминесцентных ламп, снабженная виброузлом сепарации легкой фракции (люминофора) от более тяжелой смеси фракций (лампового боя), который подключен к линии подачи сжатого воздуха для продувки виброузла и линии улавливания легкой фракции с системой воздухоочистки.
Недостатком [2] является сравнительно высокие энергозатраты на сепарирование люминофора, обусловленные значительными энергозатратами при работе виброузла.
Наиболее близким аналогом, выбранным в качестве прототипа «заявленной полезной модели, является установка, по пат. RU №2185256, М. кл. С22В 43/00, 2001 г. [3].
Согласно [3], установка для переработки отработанных люминесцентных ламп содержит узел разрушения люминесцентных ламп, узел виброобработки смеси фракций (лампового боя, цоколей люминофора), в котором также сепарируется легкая фракция (люминофор) из смеси более тяжелых фракций (стеклобоя с цоколями), линия продувки узла виброобработки, а также система вытяжной вентиляции, снабженная средствами воздухоочистки. Узел виброобработки жестко соединен с вибратором и подключен к линиям ввода и отвода фракций, а также снабжен сборником фракций и разгрузочным узлом.
Недостатком [3] является сложность конструкции и высокие энерго и трудозатраты при утилизации отработанных ртутных ламп, а также недостаточно надежная очистка от люминофора стеклобоя и использованного в установке воздуха.
Задачей, решаемой предложенной полезной моделью, является снижение эксплутационных энерго и трудозатрат при утилизации отработанных ртутьсодержащих ламп с исключением возможности заражения окружающей среды ртутными выбросами.
Решение указанной задачи обеспечено тем, что установка по переработке отработанных ртутьсодержащих ламп, включающая загрузочный узел, дробильно-сепарационное устройство, подключенное к системе вытяжной вентиляции и снабженное сепарационной виброрешеткой, а также узлами вывода люминофора и очищенных фракций разрушенных ламп в виде стеклобоя и цоколей, согласно предложенной полезной модели, установка снабжена, по крайней мере, двумя дробильно-сепарационными устройствами, снабженных циклонами для сепарации и вывода порошка люминофора, а также загрузочными столами, расположенными с примыканием к внешним сторонам этих устройств, при этом упомянутая установка дополнительно снабжена общей для дробильно-сепарационных устройств пневмосистемой перекачки стеклобоя, оборудованной сборным бункером и системой очистки воздуха, а также дополнительно снабжена блоком по очистке и сортировке цоколей с расположенными в этом блоке линией очистки и сортировки цоколей с системой очистки воздуха этой линии и узлом нейтрализации ртутьсодержащих отходов, причем система вытяжной вентиляции снабжена общими для всей установки средствами очистки воздуха в виде цехового и санитарного адсорберов, а системы очистки воздуха дробильно-сепарационные устройства и пневмосистемы перекачки стеклобоя подключены к системе вытяжной вентиляции, к которой также подключены линия очистки и сортировки цоколей и узел нейтрализации ртутьсодержащих отходов.
В предпочтительных вариантах выполнения, установка содержит три дробильно-сепарационных устройства, два из которых являются основными и расположены параллельно продольной оси установки, а третье - резервное устройство расположено за основными вдоль продольной оси установки; система вытяжной вентиляции содержит компрессоры и воздуходувку, при этом нагнетательная линия воздуходувки подключена к санитарному адсорберу; циклоны и узлы вывода цоколей снабжены сменными сборниками, соответственно, люминофора и цоколей; фильтры выполнены рукавными и снабжены устройствами их самоочистки, а также сменными сборниками отфильтрованного материала; пневмосистема перекачки стеклобоя снабжена компрессором, подключенным, со стороны нагнетания к санитарному адсорберу, а со стороны всасывания, через систему очистки воздуха и сборный бункер, к сборникам стеклобоя дробильно-сепарационных устройств, при этом система очистки воздуха этой пневмосистемы состоит из последовательно подключенных циклона, фильтра и адсорбера; линия очистки и сортировки цоколей, состоит из последовательно подключенных к системе вытяжной вентиляции через циклон и фильтр, шахтной электропечи для термообработки цоколей, холодильником для охлаждения цоколей, конденсатором с влагоотделителем, а также магнитно-вибрационным сепаратором для удаления из цоколей технологических материалов и сепарации очищенных цоколей на стальные и алюминиевые цоколи, при этом узел обезвреживания люминофора снабжен вибросмесителем для смешивания люминофора, а также других ртутьсодержащих материалов с добавками демеркуризирующих веществ; фильтр линии по обработке цоколей выполнен рукавным и снабжен устройством его самоочистки и съемным сборником, при этом циклон этой линии также снабжен съемным сборником.
Такое выполнение предложенной установки обеспечивает снижение эксплутационных энерго и трудозатрат, повышение безопасности всего процесса утилизации отработанных ртутьсодержащих ламп с исключением возможности заражения окружающей среды ртутными выбросами. Кроме того, за счет оборудования установки несколькими (тремя) дробильно-сепарационными устройствами, одно из которых может быть резервным, обеспечивается непрерывная работа установки при выходе из строя какого-либо основного дробильно-сепарационного устройства и обеспечивается возможность легкого варьирования производительностью установки при неравномерном поступлении сырья для переработки (отработанных ртутных ламп).
Полезная модель иллюстрируется чертежами, где на фиг.1 схематично представлена принципиальная технологическая схема предложенной установки в плане; на фиг.2 вид сбоку на отдельные устройства установки.
На чертежах использованы следующие позиции:
1а, 1б, 1в - столы загрузочные; 2а, 2б, 2в - дробильно-сепарационные устройства с узлами вывода люминофора, очищенного лампового боя и цоколей и соответствующими сборниками этих фракций; 3а, 3б, 3в, 3г - циклоны со съемными сборниками люминофора; 4а, 4б, 4в, 4г, 4д - рукавные фильтры; 5а, 5б, 5в - адсорберы; 6 - приямок; 7 - шахтная печь; 8 - холодильник; 9 - конденсатор с влагоотделителем; 10 - дополнительный (цеховой) адсорбер; 11а, 11б, 11в, 11г - компрессоры; 12 - сборный бункер для стеклобоя; 13 - санитарный адсорбер; 14 - вентилятор; 15а - узел обезвреживания люминофора; 15б - вибросмеситель; 16 - магнитно-вибрационный сепаратор цоколей с виброотделителем и магнитным сепаратором; 17, 18 - сменные, соответственно, сборники цоколей и люминофора; 19 сборники стеклобоя; 20 - устройства самоочистки рукавных фильтров; 21 съемные сборники рукавных фильтров; 22а - узел загрузки; 22б - ускорительная труба.
Предложенная установка по переработке отработанных ртутьсодержащих ламп содержит три дробильно-сепарационных устройства 2а и 2б подключенных к соответствующим циклонам 3а и 3б и оборудованных узлами вывода люминофора, очищенного лампового боя и цоколей, снабженных соответствующими сборниками 18, 19, 17 (см. фиг.2). Сборники люминофора и цоколей, соответственно 18 и 19 выполнены сменными с возможность их замены по мере наполнения. Система вытяжной вентиляции состоит из вентилятора (воздуходувки) 14 с компрессорами 11а, 11б, 11в, 11г, подключенных через циклоны 3а, 3б к рукавным фильтрам 4а, 4б, 4в, 4г, 4д и адсорберам 5а, 5б, 5в, 13. Рукавные фильтры 4а, 4б, 4в, 4г, 4д выполнены самоочищающимися и снабжены устройствами 20 их самоочистки. Сборники очищенного лампового боя 19 (см. фиг.2) подключены к пневмосистеме перекачки стеклобоя, снабженной специальными трубопроводами (показаны пунктирными линиями на фиг.1), контрольно-измерительными приборами (условно не показаны), компрессором 11б, сборным бункером 12, циклоном 3г и, подключенной к этому циклону соответствующей системой очистки воздуха, состоящей из рукавного фильтра 4д и адсорбера 5в.
Для исключения выбросов и ртутного заражения помещения установки и окружающей местности, установка снабжена дополнительным (цеховым) адсорбером 10 и санитарным адсорбером 13, которые подключены к системе вытяжной вентиляции и к пневмосистеме перекачки стеклобоя. Следует отметить, что циклоны, входящие в состав заявленной установки формально можно отнести к системе очистки воздуха, однако их основная функция - сепарирование люминофора и других ртутьсодержащих материалов (включая стеклянную пыль), поэтому далее в тексте циклоны условно не указаны как элементы систем очистки воздуха.
В состав установки также входит блок Б по очистке и сортировке цоколей и нейтрализации общего объема уловленного в установке люминофора и ртутьсодержащих материалов отделенных от цоколей. В этот блок входит магнитно-вибрационный сепаратор цоколей 16, шахтная электропечь 7, холодильник 8, конденсатор 9 с влагоотделителем, образующих линию по очистке и сортировке цоколей. Шахтная электропечь 7 выполнена с возможностью установки в ней контейнеров (условно не показаны) со сменными сборниками цоколей 17 (см. фиг.2) для их термообработки. Рядом с шахтной электропечью 7 расположен холодильник 8, оборудованный контейнером с крышкой и газовым отводом (условно не показан), выполненный с возможностью подключения к конденсатору 9 с влагоотделителем, который подключен к системе вытяжной вентиляции. Кроме того, блок Б снабжен соответствующей системой очистки воздуха, подключенной через циклон 3в и рукавный фильтр 4г к системе вытяжной вентиляции. В состав блока Б также входит узел обезвреживания люминофора 15а, снабженный вибросмесителем 15б для смешивания уловленного люминофора и других ртутьсодержащих материалов с демеркуризирующими добавками. Предпочтительно, чтобы все рукавные фильтры были снабжены устройствами 20 их самоочистки и съемными сборниками 21.
Работа предложенной установки основана на разделении ртутных ламп на главные составляющие - стеклобой, металлические цоколи и ртутьсодержащие материалы (люминофор и технологические материалы отделяемые от цоколей). Эта работа осуществляется следующим образом.
3
Отработанные ртутные лампы доставляются к месту переработки в специальных контейнерах и поштучно подаются в узлы загрузки 22а, снабженных ускорительными трубами 22б с клапанными затворами (условно не показаны). За счет разряжения в ускорительных трубах (и дробильно-сепарационных устройствах 2) перерабатываемые лампы с высокой скоростью попадают на их дробилки (условно не показаны) и измельчаются до крупности осколков стекла, составляющей до 8 мм. Далее стеклобой и цоколи от разрушенных ламп попадают на вибрирующую решетку (условно не показана) где сепарируются, при этом стеклобой удаляется в сборник 19 и далее перекачивается в сборный бункер 12, а цоколи удаляются в сменный сборник 17, выполненный в виде технологического контейнера. Доочистка цоколей от технологических материалов (текстолита, клеевой основы и т.д.) и остатков люминофора осуществляется в два этапа в блоке Б. На первом этапе сменные сборники 17, заполненные цоколями, устанавливаются в контейнерах (условно не показаны) в шахтную электропечь 7 для термообработки. В результате термической обработки цоколи полностью очищаются от остаточных загрязнений ртутью, при этом технологические материалы охрупчиваются. Температура нагрева составляет 200-250°С с продолжительностью составляющей до 1,5 часа. После термообработки контейнеры со сменными сборниками помещаются для охлаждения в холодильник 8. Целесообразно, чтобы контейнеры для термообработки и охлаждения цоколей были герметичны и снабжены крышками с газовым отводом для вывода образующихся газов (условно не показаны). Эти газы отводятся через конденсатор 9 с влагоотделителем и систему вытяжной вентиляции в цеховой адсорбер 10 где отходящие газы проходят химическую очистку на активированном угле. Очистка отходящих газов осуществляется до ПДК. На втором этапе очистки, остывшие цоколи выгружаются в магнитно-вибрационный сепаратор 16, где (под воздействием вибрации) охрупченые (после термообработки) технологические материалы отделяются от цоколей и выводятся в соответствующий сменный сборник, при этом на выходе из этого сепаратора стальные цоколи отделяются от алюминиевых и поступают в соответствующие сборники (условно не показаны). Очистка цоколей осуществляется под разряжением с улавливанием остаточного люминофора в рукавном фильтре 4г. Компрессоры 11 создают по всем воздухопроводным трактам в установке разряжение с 5-8 КПА (в зоне загрузки ламп) до 19-23 КПА перед воздуходувкой (с вентилятором 15), что обеспечивает безопасность работы на установке за счет исключения пылевоздушных выбросов в производственное помещение. Отделение люминофора (главного носителя ртути) от стеклобоя осуществляется за счет выдувания его в противоточно движущейся системе «стеклобой-воздух» в условиях вибрации в дробильно-сепарационных устройствах 2а, 2б, 2в. Очищенный от люминофора стеклобой за счет пневмосистемы перекачки стеклобоя поступает в бункер-накопитель 12. Конструкция дробильно-сепарационных устройств обеспечивает в процессе работы очистку стеклобоя от ртути до величин значительно меньших ПДК ртути в почве, составляющей 2,1 мг/кг. Основная масса люминофора улавливается в циклонах 3а, 3б, 3в, 3г и попадает в их съемные сборники. Остальные 3-5% люминофора и стеклянная пыль осаждаются в съемных сборниках соответствующих рукавных фильтров 4а, 4б, 4в, 4г, 4д. Съемные сборники этих фильтров по мере их наполнения снимаются и упаковываются в контейнер (условно не показан) вибросмесителя 15б. После циклонов 3а, 3б, 3в, 3г, 3д, 3е, воздушные потоки последовательно очищаются от остатков люминофора в соответствующих рукавных фильтрах 4а, 4б, 4в, 4г, 4д и в соответствующих адсорберах, в которых пары ртути осаждаются на активированном угле до ее содержания в воздухе, составляющем менее 0,0001 мг/м. При превышении содержания ртути значения ПДК в выбросах в атмосферу производится замена в адсорберах отработанного активированного угля, который (вместе с люминофором) упаковывается в контейнеры вибросмесителя 15б, в качестве которых можно также использовать съемные сборники 18 люминофора циклонов. Обезвреживание всего уловленного люминофора и технологических материалов отделенных от цоколей осуществляется в узле 15а блока Б. По мере наполнения съемных сборников 18, они снимаются и подаются в узел 15а, где взвешиваются для определения необходимого количества добавок демеркуризирующего состава, расчетное количество которого добавляется в эту емкость. После этого емкость устанавливается в вибросмеситель 15б и запускается процесс виброперемешивания ртутьсодержащего материала с демеркуризирующими добавками, который длится около 1 часа. По завершении этого процесса производится выгрузка полученной безопасной смеси. В процессе работы установки производится периодическая мокрая санитарная обработка, при этом вода, накапливающаяся в приямке 6 после обработки помещения и периодической демеркуризации установки, используется для смачивания люминофора (при смешении с демеркуризующими добавками).
Работа на установке ведется под постоянным аналитическим контролем аккредитованной лаборатории, при этом осуществляется анализ на содержание ртути в очищенных стеклобое и цоколях, а также определяется содержание паров ртути в воздухе рабочей зоны и на выходе воздушного потока из адсорбера в атмосферу.
В сравнении с прототипом, использование предложенной установки обеспечивает значительное повышение производительности переработки с одновременным снижением эксплутационных энерго и трудозатрат, повышение безопасности всего процесса утилизации отработанных ртутьсодержащих ламп. При этом исключается возможность заражения окружающей среды ртутными выбросами. Кроме того, за счет оборудования установки несколькими (тремя) дробильно-сепарационными устройствами, обеспечивается возможность легкого варьирования производительностью установки, что необходимо при неравномерном поступлении перерабатываемого сырья (отработанных ртутных ламп), а также обеспечивается ее непрерывная работа при выходе из строя какого-либо из дробильно-сепарационных устройств.
Очищенные от люминофора стеклобой и металлические цоколи (алюминиевые и стальные) используются как вторичное сырье. Люминофор, полученный в процессе утилизации, является сырьем для производства ртути на специализированных предприятиях.