ПЕРЕДВИЖНАЯ УСТАНОВКА ПО УТИЛИЗАЦИИ РТУТЬСОДЕРЖАЩИХ ИЗДЕЛИЙ

Область техники, к которой относится полезная модель
Полезная модель относится к области охраны окружающей среды и может быть использована для утилизации отработанных и дефектных ртутьсодержащих изделий в местах их накопления, например люминесцентных ламп, градусников и др.
Уровень техники
С переходом на замену ламп быстрого накаливания на энергосберегающие возникает проблема сбора отработанных ламп, как у населения, так и на производстве. Отработанные и дефектные люминесцентные лампы, с экологической точки зрения, являются опасным видом отходов, так как они содержат ртуть, адсорбированную люминофором, нанесенным на внутренней поверхности стеклянных колб, снабженных впаянными в их торцы цоколями.
На сегодняшний день этот вопрос полностью не решен, предлагаемые варианты организации пунктов сбора отработанных ламп в местах их продажи является малоэффективным и не решают полностью проблему. Нередки случаи неконтролируемого избавления населения от ртутьсодержащих изделий в местах проживания, что приводит к попаданию ртути в почву, атмосферу, что в свою очередь приносит ущерб окружающей среде и невосполнимый ущерб здоровью людей.
Из предшествующего уровня техники известны устройства для утилизации люминесцентных ламп, например, способ и система для механической сортировки различных материалов/веществ из отработавших люминесцентных и аналогичных ламп (евразийский патент на изобретение №000128, опубл. 27.08.1998), согласно которым отработавшие люминесцентные лампы подвергаются многократному измельчению с сортировкой на фракции после каждого измельчения с последующим обезвреживанием ртути и ее соединений.
Известна установка для демеркуризации (авторское свидетельство СССР №1102284, опубл. 23.11.1989), содержащая приемный бункер, дозатор подачи ламп в дробилку, шнековый транспортер лампового боя в печь возгонки, приемник твердых отходов, дожигатель газов, конденсатор и фильтр.
Известна установка для демеркуризации ртутных ламп (патент РФ на изобретение №2009237, опубл. 15.03.1994), в которой реализуется термический способ демеркуризации ртутных ламп.Установка выполнена в виде модуля с несущей пространственной рамой, на которой установлены все элементы установки, включая бункер с дозатором и дробилкой, средство для подачи боя ламп в печь возгонки и т.д.
Недостатком вышеописанных установок являются повышенные энергозатраты на демеркуризацию, обусловленные тем, что при переработке весь лом ламп перемешивается, многократно измельчается и сортируется, а затем подвергается дальнейшей переработке. Это снижает эффективность утилизации.
Известен контейнер для сбора, временного хранения и отправки на утилизацию ртутьсодержащих отходов (патент РФ на полезную модель №126688, опубл. 10.04.2013), содержащий корпус с загрузочным отверстием для энергосберегающих ламп и расположенными внутри корпуса последовательно по высоте контейнера наклонными полками, и размещенной под ними сменной емкостью для сбора энергосберегающих ламп, при этом в корпусе контейнера дополнительно выполнены два загрузочных отверстия, одно из которых сообщено с установленной в корпусе сменной емкостью для сбора ртутных термометров, а второе сообщено с установленной в корпусе сменной емкостью для сбора отработанных батареек и аккумуляторов.
Недостатком известного контейнера является относительно низкая эффективность и производительность утилизации отработанных ртутьсодержащих изделий.
Известна установка, реализующая способ утилизации ртутьсодержащих люминесцентных ламп (патент РФ на изобретение №2281311, опубл. 27.01.2004), заключающийся в механическом разрушении и разделении сырья на стеклобой, цоколи и ртутьсодержащий люминофор в потоке воздуха с разрежением с использованием вибрации. Измельченный до размеров не более 1 мм ртутьсодержащий люминофор нагревается в герметизированной камере до 600-900°С и выдерживается при 600-700°С в течение 30 минут. Далее пары ртути конденсируются в охлаждаемой ловушке.
Недостатком этой установки являются повышенные энергозатраты на демеркуризацию, связанные с необходимостью нагрева сырья до высокой температуры и большой длительностью его обработки в потоке воздуха.
Известна установка утилизации люминесцентных ламп, содержащих ртуть (патент РФ на полезную модель №103104, опубл. 27.03.2011), содержащая узел разрушения и утилизации, узел сепарации очищенных отходов с решеткой для отделения цоколей ламп от стеклобоя и вибратор, узел разрушения и утилизации выполнен в виде цилиндра большого диаметра и двух соосных с ним цилиндров меньшего диаметра, заглушенных с торцов, опирающихся на четыре катка с электроприводом, причем внутри цилиндра большого диаметра смонтирована рубашка-термостат и в боковой части цилиндра большого диаметра и рубашки-термостата вмонтирован герметически закрываемый люк, узел сепарации очищенных отходов выполнен в виде бункера с расширением в верхней его части, сопряженного нижней частью с вертикально расположенной под ним шахтой с установленными внутри в верхней части крупной решеткой и в нижней части мелкой решеткой, снабженными поворотными механизмами, а вибратор установлен в средней части шахты на наружной стороне.
Недостатком известной установки является сложность ее конструкции, а также недостаточная производительность и экологичность процесса утилизации.
Известна установка утилизации люминесцентных ламп (патент РФ на изобретение №2365432, опубл. 27.08.2009), содержащая систему вытяжной вентиляции, подключенную к камере очистки лампового боя от люминофора, выполненную в виде двойного циклона, состоящего из верхнего и нижнего циклонов, а также загрузочного узла с клапанным затвором и измельчителем, и узла выгрузки очищенных компонентов. Утилизируемые лампы поштучно разрушаются и из стеклобоя формируется центральный вихревой поток аэросмесей фракций, из которого при помощи устройства сепарирования в виде легкой фракции выделяется люминофор.
Недостатком устройства является низкая производительность, обусловленная необходимостью поштучного разрушения и обработки утилизируемых ламп и невысокая степень очистки стеклобоя от люминофора.
Однако в уровне техники не выявлено наиболее близкого устройства (прототипа) передвижной установки по утилизации ртутьсодержащих изделий.
Раскрытие полезной модели
Задача полезной модели - создание мобильного, простого, надежного и эффективного устройства, обеспечивающего утилизацию отработанных и дефектных ртутьсодержащих изделий в местах их накопления.
Техническим результатом является повышение эффективности утилизации отработанных ртутьсодержащих изделий, повышение производительности и экологичности процесса сбора отработанных ртутьсодержащих изделий.
Указанный технический результат достигается тем, что передвижная установка по утилизации ртутьсодержащих изделий содержит жестко закрепленное в передвижной установке устройство для утилизации ртутьсодержащих изделий, включающее узел измельчения и обезвреживания прямых ртутьсодержащих ламп, узел очистки технологического воздуха от взвешенных частиц и от паров ртути, сборник-накопитель сырья, узел измельчения и обезвреживания компактных люминесцентных ламп, а также блок обеспечения электропитания; по крайней мере, одну емкость для отработанных изделий, подлежащих обезвреживанию; по крайней мере, одну емкость для сбора обезвреженных изделий; стеллаж для хранения необходимых инструментов и материалов; причем вход в контейнер передвижной установки имеет тепловую завесу. Передвижная установка может дополнительно содержать узел обезвреживания трубок прямых ртутьсодержащих ламп.
Мобильная (передвижная) установка по сбору и утилизации люминесцентных ртутьсодержащих ламп предназначена для упрощения системы транспортировки опасных отходов I класса опасности (ртутные лампы, люминесцентные ртутьсодержащие трубки отработанные и брак, код по ФККО 3533010013011), содержание доли ртути в которых 0,02%. Позволяет обезвреживать отходы практически в любом месте, при возможности подъезда длиннобазового автомобиля со следующими габаритами (например, Газель): длина всего автомобиля - 8,3 м, длина борта - 6,0 м, ширина - 2,1 м, высота - 2,1 м. Тем самым, значительно уменьшается вероятность боя люминесцентных ртутьсодержащих изделий при их транспортировке из мест сбора в места обезвреживания. При этом значительно снижается возможный экологический ущерб при аварийных ситуациях и транспортные расходы в отдаленные районы - места образования ртутьсодержащих отходов. Используя данную передвижную установку предприятия-природопользователи, образующие в результате своей хозяйственной или иной деятельности ртутьсодержащие отходы имеют возможность значительно снизить затраты на их утилизацию.
Краткое описание чертежей
На фиг. 1 представлен общий вид передвижной установки для утилизации ртутьсодержащих изделий.
На фиг. 2 показана схема устройства для утилизации ртутьсодержащих изделий.
Осуществление полезной модели
Передвижная установка по утилизации ртутьсодержащих изделий (см. фиг. 1) содержит: устройство для утилизации ртутьсодержащих изделий 1, блок обеспечения электропитания 2, емкость 3 для отработанных изделий, подлежащих обезвреживанию, емкость 4 для сбора обезвреженных изделий, вход 5 в контейнер с тепловой завесой 6, стеллаж 7 для хранения необходимых инструментов и материалов.
Устройство для утилизации ртутьсодержащих изделий 1 (жестко закреплено в передвижной установке) включает (см. фиг. 2): узел измельчения и обезвреживания прямых ртутьсодержащих ламп 1.1; узел очистки технологического воздуха 1.2; сборник-накопитель обезвреженных изделий 1.3; узел измельчения и обезвреживания компактных люминесцентных ламп 1.4.
При необходимости может быть дополнительно установлен узел обезвреживания трубок прямых ртутьсодержащих ламп.
На фиг. 2 стрелками показаны места для загрузки отработанных ртутьсодержащих изделий.
Узел 1.1 предназначен для осуществления технологических процессов измельчения прямых ртутьсодержащих ламп и нейтрализации ртути в сульфидной форме.
Узел 1.2 предназначен для очистки технологического воздуха от взвешенных частиц и от паров ртути.
Узел 1.4 предназначен для осуществления технологического процесса измельчения ртутьсодержащих ламп и горелок всех типов (кроме прямых) и нейтрализации ртути в сульфидной форме.
Передвижная установка по утилизации ртутьсодержащих изделий работает следующим образом.
В соответствии с требованием заказчика передвижная установка подъезжает непосредственно к месту сбора ртутьсодержащих отходов. Отходы, накопленные согласно установленных санитарно-эпидемиологических норм и правил в контейнере, помещаются через вход 5 (фиг. 1) в кузов автомобиля.
После чего, все ртутьсодержащие отходы обезвреживаются через узел измельчения прямых ртутьсодержащих ламп 1.1 (фиг. 2). Далее в результате процесса обезвреживания отходы попадают в сборник-накопитель 1.3 (фиг. 2). Воздух, загрязненный частицами стеклянной пыли и остатками люминофора, поступает в узел очистки технологического воздуха 1.2 (фиг. 2).
Узел очистки технологического воздуха 1.2 может быть реализован в виде циклона, предназначенного для сбора уловленных пылей стекла и люминофора. Под циклоном размещается емкость, выполняющая функцию сборника. Данную емкость перед началом обезвреживания заливают раствором препарата Э-2000Т, разбавленного подщелоченной до рН≥9 водой в соотношении препарат: вода=1:1. Далее в адсорбере воздух проходит вторую ступень очистки, Наполнитель адсорбера при этом, например, активированный уголь марки АГ-3 или АГ-5, который импрегнируется серой и сероводородом поступающими совместно с парами ртути в процессе работы;
Сборники-накопители обезвреженных изделий сырья 1.3 (фиг. 2) предназначены для сбора образующихся отходов после обезвреживания ртутьсодержащих изделий. Представляют собой пластиковую емкость вместимостью 40-60 литров. Складируются после процесса обезвреживания по мере наполнения в кузове автомобиля 4 (фиг. 1).
Узел измельчения и обезвреживания компактных люминесцентных ламп 1.4 устанавливается на сборник-накопитель 1.3 или на обечайку узла измельчения и обезвреживания ртутьсодержащих ламп 1.1. Внутри размещается плотный полиэтиленовый мешок, края которого закрепляются внутри сборника-накопителя 1.3 при помощи «липучки» или выводятся наружу. Узел 1.4 подключается к узлу очистки технологического воздуха 1.2.
Диаметр загрузочной трубы узла должен быть не менее 114 мм, такой диаметр позволяет загружать для измельчения практически все U-образные, фигурные и компактные лампы и горелки.
Лампы вводятся в узел 1.4 поштучно, горелки предварительно освобождаются от арматуры. Компактные люминесцентные лампы вводятся при помощи приспособления, позволяющего защитить от разрушения цоколь, который после измельчения стеклянной части лампы может быть изъят для утилизации (при наличии переработчика).
Перед вводом лампы в измельчитель, ее погружают в раствор препарата Э-2000Т разбавленного подщелоченной до рН≥9 водой в соотношении 1:1.
Погружение ламп в раствор оказалось наилучшим решением, так как только в этом случае раствора расходуется ровно столько, сколько необходимо для процесса. Из-за огромного разнообразия ламп подобрать другой способ смачивания поверхности достаточно сложно. В целях интенсификации процесса и снижения расхода препарата, он должен быть нагрет в расходной емкости до температуры 40-60°С, предпочтительно также нагреть поверхность сборника-накопителя 1.3 до температуры 30-40°С.
Одновременно протекающие процессы измельчения смоченных ламп, выделения высокодисперсной серы в наиболее реакционноспособной форме, выделение сероводорода и наличие теплой, влажной среды приводят к преобразованию ртути, содержащейся в лампах в сульфидную форму.
Бой ламп и горелок в зависимости от размеров обезвреживается в узле 1.4 или узле 1.1, особенно при наличии цоколей.
При наполнении сборника-накопителя 1.3 примерно на 2/3, он снимается, и в сборник добавляются (при наличии) сыпучие материалы: пыли аспирационной системы, пыль и смет, собранные при уборке территории предприятия, помещений цеха, оборудования, тары; собственные сорбенты; загрязненные ртутью земли, песок (Hg<0,026%); нейтрализованная в сборниках под циклоном люминофоро-стеклянная пыль.
Все собранные сыпучие материалы предварительно, в местах сбора, должны быть обработаны раствором препарата Э-2000Т и при загрузке в сборник находиться во влажном состоянии. Раствор при обработке сыпучих материалов должен иметь температуру 40-60°С. Если не предполагается немедленная засыпка обработанных материалов в сборник для отверждения, они должны быть помещены в плотные полиэтиленовые мешки которые завязываются и ставятся в теплое (>20°С) место для протекания процессов нейтрализации.
Все сопутствующие техническому процессу материалы и реагенты находятся на стеллаже 7 (фиг. 1).
Образованные отходы IV класса опасности размещаются в емкостях 4 (фиг. 1). По завершению процесса обезвреживания передвижная установка возвращается на место стоянки и выгружает наполненные сборники-накопители в оборудованный склад для временного хранения. При накоплении достаточного количества, отходы минерализации люминофора транспортируются спецтранспортом на полигон промышленных отходов для дальнейшего их захоронения.
Таким образом, в результате реализации заявленной полезной модели обеспечивается повышение эффективности утилизации отработанных ртутьсодержащих изделий, повышение производительности и экологичности процесса сбора отработанных ртутьсодержащих изделий.
Сопоставительный анализ заявляемой полезной модели показал, что совокупность существенных признаков заявленного устройства не известна из уровня техники и значит, соответствует условию патентоспособности «Новизна».
Приведенные сведения подтверждают возможность применения заявленной установки для утилизации отработанных и дефектных ртутьсодержащих изделий в местах их накопления, и поэтому соответствует условию патентоспособности «Промышленная применимость».