СПОСОБ ОБЕЗВРЕЖИВАНИЯ РТУТЬСОДЕРЖАЩИХ ОТХОДОВ Российский патент 2000 года по МПК B09B3/00 C22B43/00 

Изобретение относится к природоохранной области техники и может быть использовано для обезвреживания ртутьсодержащих отходов, преимущественно отработанных люминисцентных ламп, образующихся в быту и на предприятиях различных отраслей промышленности.

Отработанные люминисцентные лампы относятся к отходам 1 класса опасности из-за ионов ртути, особо опасны хорошо растворимые и легко диссоциирующие соли ртути.

Методы утилизации ртутьсодержащих отходов основаны либо на их растворении с последующим извлечением ртути, либо на их термообработке с последующей конденсацией паров ртути.

В настоящее время в России используются, в основном, методы так называемого "горячего" обезвреживания ртути.

Известен способ демеркуризации люминисцентных ламп, включающий возгонку ртути из предварительно раздробленных ламп с последующим улавливанием ртути из технологического газа и выделение ее в виде вторичной ртути [1].

Этот способ является сложным, металлоемким и энергоемким.

Известен способ обезвреживания ртутьсодержащих отходов, предусматривающий их совместный размол в смеси с серой до крупности частиц менее или равной 5 мм, при этом на 100 ч. отходов расходуют 0,1-0,5 ч. серы [2]. Далее полученную массу смешивают с цементом, добавляют воду и смесь отверждают.

Этот способ является недостаточно эффективным из-за долгого времени проведения процесса и получения негомогенной массы, так как совместный размол проводится без применения измельчающей среды.

Этот способ, наиболее близкий к предлагаемому изобретению, направлен на предотвращение попадания паров ртути в атмосферу и повышение экономичности процесса.

Предлагаемым изобретением решается задача повышения эффективности обезвреживания ртутьсодержащих отходов, преимущественно люминисцентных ламп, достигаемое за счет уменьшения загрязнения окружающей среды парами ртути и снижения стоимости переработки.

Для решения этой задачи в предлагаемом способе обезвреживания ртутьсодержащих отходов, преимущественно люминисцентных ламп, предусматривающем их совместный размол в смеси с серой, в качестве измельчающей среды используют щебень фракции 30-50 мм и дополнительно вводят катализатор при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Вода - 3,0 - 4,0
Элементарная сера - 2,5 - 3,5
Катализатор - 0,5 - 1,0
Щебень фракции 30 - 50 мм - Остальное
Использование воды позволяет предотвратить пыление реагентной массы и получить непылящий увлажненный отход.

Использование серы обеспечивает связывание элементарной ртути при нормальной температуре и нормальном давлении с образованием сульфида и полисульфидов ртути - безопасных нелетучих и нерастворимых соединений.

Использование щебня в качестве измельчающей среды дает возможность применять недефицитный и дешевый материал, а предпочтительное применение фракции щебня 30-50 мм позволяет производить эффективное разрушение люминисцентных ламп.

Дополнительное введение катализатора способствует ускорению и полноте проведения реакции путем увеличения поверхности контакта фаз ртути и серы. В качестве катализатора предпочтительнее использование сыпучих нетоксичных, непожаро - и невзрывоопасных веществ.

Способ осуществляют следующим образом.

В устройстве для обезвреживания ртутьсодержащих отходов, в качестве которого предпочтительнее использовать смеситель или мельницу барабанного типа, первоначально загружают щебень строительный крупной фракции 30-50 мм. Затем производят подачу следующих компонентов: серы технической (природной или газовой, комовой или молотой) по ГОСТ 127-64; воды технической или питьевой и катализатора. По завершении загрузки реагентной массы включают привод вращения барабана и производят перемешивание смеси щебня и реагентов в течение 5-10 мин. После чего производят загрузку ламп порциями по 20-25 штук и производят перемешивание измельчающей среды, реагентной массы и ламп, в результате чего происходит разрушение ламп, уменьшение занимаемого ими объема благодаря их измельчению посредством механического взаимодействия со щебнем. При механическом разрушении ламп образуются механические примеси от металлических колпачков от ламп.

Высвобождающаяся при механическом разрушении и измельчении ламп элементарная ртуть вступает в химическую реакцию с серой с образованием сульфида ртути HgS. При этом высокотоксичная ртуть лишается свойственной ей подвижности и летучести и превращается в неактивное безопасное вещество. Получаемое соединение ртути превосходит природный минерал киноварь и относится к "упорным" соединениям, не вскрываемыми даже цианидным выщелачиванием. В результате переработки ламп образуется отход демеркуризации, представляющий собой непылящую массу с температурой, не превышающей +35 град.

Таким образом, в результате процесса отходы 1 класса опасности (отработанные люминисцентные лампы трубчатые и ртутные лампы для наружного освещения) переводятся в малотоксичные, нелетучие, не взрыво- и не пожароопасные отходы - отходы IV класса опасности.

Продолжительность загрузки ламп одного цикла демеркуризации может составлять 30-60 минут в зависимости от типа обезвреживаемых ламп и их количества. Непосредственно же процесс обезвреживания (демеркуризации) происходит около 2-х часов. Таким образом, один цикл демеркуризации ламп длится в общей сложности 3-5 часов. Температура ведения процесса близка к температуре окружающего воздуха.

По завершении цикла демеркуризации берут пробу на содержание ртути элементарной в объеме устройства и на содержание ртути в водной вытяжке отхода демеркуризации. Замеры производят анализатором газортутным, например АГП-01.

В таблице приведены составы для обезвреживания ртутьсодержащих отходов, преимущественно для люминисцентных ламп, исходя из максимального количества элементарной ртути в отработанных люминисцентных лампах, обезвреживаемой в одном цикле демеркуризации, 50 г, содержащихся в 100 лампах типа ДРЛ, при этом масса этих ламп составляет 45 кг, а масса состава для демеркуризации - 172 кг.

Использование этих составов показало полное отсутствие содержания ртути по завершении цикла демеркуризации как в объеме устройства, так и в отходе демеркуризации.

Уменьшение содержания компонентов ниже указанных пределов приводит к увеличению длительности процесса, пылению, а также к появлению следовых содержаний ртути, в первую очередь в отходах, а увеличение вышеуказанных пределов - к перерасходу реагентов.

Источники информации
1. Установка демеркуризации. - Проспект АО "НИИГИПРОХИМ Санкт-Петербург", - 1 с.

2. Заявка Японии N 3 - 5236, кл. B 09 B 3/00, 1991 г.

Изобретение может быть использовано для обезвреживания преимущественно отработанных люминесцентных ламп. Способ включает совместный размол этих ламп в смеси с измельчающей средой, в качестве которой используют щебень фракции 30-50 мм, водой, элементарной серой и катализатором при следующем соотношении компонентов, мас.%: элементарная сера 2,5 - 3,5; вода 3,0 - 4,0; катализатор 0,5 - 1,0; щебень фракции 30-50 мм - остальное. Использование изобретения позволяет производить обезвреживание указанных отходов без загрязнения окружающей среды парами ртути при низкой стоимости переработки. 1 табл.

Способ обезвреживания ртутьсодержащих отходов, преимущественно люминесцентных ламп, предусматривающий их совместный размол в смеси с серой, отличающийся тем, что в смесь дополнительно вводят измельчающую среду, воду и катализатор, при этом в качестве измельчающей среды используют щебень фракции 30 - 50 мм при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Элементарная сера - 2,5 - 3,5
Вода - 3,0 - 4,0
Катализатор - 0,5 - 1,0
Щебень фракции 30 - 50 мм - Остальное