СПОСОБ ДЕМЕРКУРИЗАЦИИ ОТРАБОТАННЫХ ЛЮМИНЕСЦЕНТНЫХ ЛАМП
METHOD OF DEMERCURISATION OF WASTE LUMINESCENT LAMPS

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.
о
о
о
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 300С при нагреве камеры до 100С. Улавливание возгонов ртути ведут в сборнике конденсатора, охлажденном до 20С.
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.
3
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/м. 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.