СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ ОТРАБОТАННЫХ ЛЮМИНЕСЦЕНТНЫХ ЛАМП И ВИБРАЦИОННАЯ УСТАНОВКА ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ Российский патент 2002 года по МПК B07B9/00 B02C23/16 B09B3/00 B03B9/06 

Изобретение относится к области охраны окружающей среды и может быть использовано для утилизации отработанных и дефектных люминесцентных ламп.

Отработанные и дефектные люминесцентные лампы, с экологической точки зрения, являются опасным видом отходов, т.к. они содержат ртуть, адсорбированную люминофором, нанесенным на внутренней поверхности стеклянных колб, снабженных впаянными в их торцы цоколями. Вследствие этого отработанные и дефектные люминесцентные лампы необходимо обезвреживать в специальных установках, позволяющих удалять ртуть надежным, простым и эффективным способом.

Из предшествующего уровня техники известны способы и устройства для утилизации люминесцентных ламп, например, из пат. ФРГ, В 02 С 19/12, 85 г. (1), известны способ и устройство для уничтожения использованных газоразрядных ламп, заключающийся в измельчении ламп в прессе и обезвреживании полученной массы известными методами.

В евразийском патенте 000128, М.кл. В 07 В 9/00, 1998 г. (2), описывается способ и система для механической сортировки различных материалов/веществ из отработавших люминесцентных и аналогичных ламп, согласно которым отработавшие люминесцентные лампы подвергаются многократному измельчению с сортировкой на фракции после каждого измельчения с последующим обезвреживанием ртути и ее соединений.

В А.С.СССР 1102284. М.кл. С 22 В 43/00, 1989 г. (3), приводится описание установки для демеркуризации, содержащей приемный бункер, дозатор подачи ламп в дробилку, шнековый транспортер лампового боя в печь возгонки, приемник твердых отходов, дожигатель газов, конденсатор и фильтр.

В патенте РФ 2009237, М.кл. С 22 В 43/00, 1994 г. (4), описывается установка для демеркуризации ртутных ламп, 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 (1-4) являются повышенные энергозатраты на демеркуризацию, обусловленные тем, что при переработке весь лом ламп перемешивается (см. 1, 3, 4), многократно измельчается и сортируется (см. 2), а затем подвергается дальнейшей переработке. Это снижает эффективность утилизации.

Прототипом настоящего изобретения как в части способа, так и в части устройства является вибрационная установка для утилизации отработанных или дефектных люминесцентных ламп, содержащая установленный на виброопорах корпус с подключенной к системе вытяжной вентиляции камерой виброочистки лампового боя, снабженную загрузочным узлом, двумя измельчителями и узлами сортировки и выгрузки компонентов лампового боя.

Источником вибрации в этой установке является рассредоточенная вибрационная система в виде вибратора и свободного мелящего элемента, выполненного в виде дополнительного резонансного вибратора.

При вибрационном движении, за счет трения частиц лампового боя друг о друга, происходит самоочистка от люминофора, порошок которого удаляется посредством вытяжной вентиляции и улавливается в системе газоочистки, см. заявка Р.Ф. 94041944, 10.12.1995 г. (5).

Способ и устройство по прототипу характеризуются высокой эффективностью и производительностью при относительно малых затратах на утилизацию.

Недостатком прототипа являются сравнительно высокие энергозатраты на удаление люминофора из камеры очистки. Это обусловлено вторичным доизмельчением лампового боя резонансным вибратором - свободным мелящим элементом, которое приводит к перемешиванию лампового боя с отделяющимся от него люминофором, при этом из-за уменьшения размеров частиц лампового боя происходит снижение его газопроницаемости со снижением эффективности удаления порошка люминофора системой вентиляции. Кроме того, резонансный элемент, расположенный в верхней части камеры очистки, снижает площадь проходного сечения, повышая ее аэродинамическое сопротивление при вентиляции. Это увеличивает время продувки, повышает энергозатраты и в целом снижает эффективность работы установки.

Технической задачей, решаемой изобретением, является снижение энергозатрат и повышение эффективности утилизации.

В части способа, решение указанной задачи обеспечено тем, что способ переработки отработанных люминесцентных ламп в вибрационной установке, включающий разрушение ламп и виброочистку лампового боя от люминофора, согласно изобретению очистку компонентов лампового боя от люминофора осуществляют в подвижных вихревых вибропотоках цоколей и стеклобоя, которые формируют сосредоточенным источником вибрации, установленным со смещением по отношению к центру масс корпуса вибрационной установки, при этом целесообразно осуществлять разрушение колб ламп до крупности частиц во фракции стеклобоя, составляющей не более 15 мм.

В части устройства, решение поставленной задачи обеспечено тем, что вибрационная установка утилизации люминесцентных ламп, содержащая установленный на виброопорах корпус с вибратором и камерой виброочистки, подключенной через загрузочный узел с измельчителем и клапанным затвором к системе вытяжной вентиляции, выполненные в камере виброочистки секции очистки компонентов лампового боя, разделенные между собой сепарационными решетками, узлы выгрузки очищенных компонентов лампового боя, один из которых выполнен на боковом патрубке отвода стеклобоя из камеры виброочистки, согласно изобретению боковой патрубок отвода стеклобоя выполнен в виде U-образного консольного патрубка, на котором со смещением относительно центра масс корпуса расположен вибратор с обеспечением передачи колебаний на корпус; сепарационная решетка выполнена волнообразно изогнутой с комбинированной круговой и щелевой перфорацией. В предпочтительных вариантах осуществления устройства узел вывода очищенного стеклобоя выполнен в вершине перегиба U-образного консольного патрубка; секция очистки ламповых цоколей дополнительно снабжена накопительной перегородкой, установленной на входе камеры виброочистки с примыканием к волнообразно изогнутой сепарационной решетке; секция очистки цоколей выполнена с дополнительной секцией очистки отделяемых от цоколей материалов, на входе в которую установлена плоская сепарационная решетка, а на выходе расположен узел разгрузки очищенных материалов, при этом упомянутые секции расположены последовательно друг под другом.

Техническим результатом от использования предложенного изобретения является повышение эффективности очистки стеклобоя и цоколей от люминофора.

На фиг.1 схематично изображен общий вид вибрационной установки;
на фиг.2 - то же (вариант выполнения);
на фиг.3 - вид в плане фиг.1 или 2;
на фиг.4 - фрагмент вибросепаратора (вид в плане).

Реализация предложенного способа поясняется при описании работы предложенной вибрационной установки.

Вибрационная установка для утилизации люминесцентных ламп (см. фиг.1) содержит установленный на основании 1 посредством виброопор 2 подвижный (вибрирующий) корпус 3, снабженный загрузочным узлом 4 с клапанным затвором 5, измельчителем 6 и подключенную к системе вытяжной вентиляции 7 камеру виброочистки 8.

В варианте, изображенном на фиг. 1, камера виброочистки 8 состоит из двух, сообщенных между собой секций 9 и 10, на входе в которые размещена сепарационная решетка 11. Секция 9 сообщена с патрубком отвода стеклобоя, выполненным в виде U-образно изогнутого консольного патрубка 12, врезанного в камеру 8, при этом в вершине перегиба консольного патрубка 12 установлен разгрузочный узел очищенного стеклобоя в виде выводного патрубка 13. На входе в секцию 10 установлена накопительная перегородка 14, примыкающая к сепарационной решетке 11, а на выходе этой секции расположен узел разгрузки очищенных цоколей, выполненный в виде затвора 15. На U-образном консольном патрубке 12 установлен сосредоточенный источник вибрации в виде вибратора 16 с круговой вынуждающей силой, расположенный со смещением относительно центра масс корпуса 3.

В варианте выполнения, см. фиг.2, под секцией 10, расположена дополнительная секция 17, отделенная от секции 10 плоской сепарационной решеткой 18. В этом варианте, секция 9 выполнена чашеобразной формы, причем секция 10 расположена под U-образно изогнутым консольным патрубком 12, вход в которую расположен на уровне сепарационной решетки 11. Дополнительная секция 17 предназначена для очистки отделяемых от цоколей материалов (например, остатки замазки и т.п. материалы) и снабжена узлом разгрузки в виде затвора 19.

Во всех вариантах выполнения, сепарационная решетка 9 выполнена волнообразно изогнутой с направлением выпуклостей волн в сторону измельчителя и комбинированной перфорацией в виде сквозных отверстий 20 и щелей 21.

Предложенная установка работает следующим образом.

При включении приводов системы принудительной вытяжной вентиляции, вибратора и измельчителя утилизируемые лампы подаются в загрузочный узел 4, на выходе из которого лампы попадают в зону действия измельчителя 6, и разрушаются. Ламповый бой, состоящий из цоколей и стеклобоя (представляющего собой смесь стеклянных осколков различной конфигурации с максимальным размером до 15 мм), падает на волнообразную поверхность сепарационной решетки 11 и проваливается через щели 21 и отверстия 20. Цоколи (см. вариант, изображенный на фиг. 1) перемещаются по поверхности сепарационной решетки 11 к накопительной перегородке 14, высота которой определяет высоту слоя цоколей, накапливающихся на сепарационной решетке 11. По мере накопления цоколей они переваливаются через накопительную перегородку 14 и накапливаются в области узла выгрузки, откуда периодически удаляются при открывании затвора 15. Стеклобой, поступающий в секцию 9, распределяется в ней в виде вихревого вибрирующего подвижного слоя, непрерывно поступающего в ветви U-образного консольного патрубка 12, двигаясь к разгрузочному патрубку 13.

При загрузке в узел 4 каждой очередной лампы клапанный затвор 5 открывается, при этом разрежение внутри камеры 8 резко падает из-за подсоса воздуха через загрузочный узел 4. Это приводит к исчезновению присасывающей силы в разгрузочном патрубке 13 и высыпанию накопленной в нем массы стеклобоя в приемник (условно не показан). При закрывании клапанного затвора 5 разрежение в камере 8 восстанавливается за короткий промежуток времени. При следующем открывании клапанного затвора 5 цикл повторяется. Таким образом, в моменты открывания и закрывания клапанного затвора 5 происходит или засасывание воздуха, или его подсос в систему принудительной вытяжной вентиляции, при этом в объеме камеры 8 устанавливается преимущественно пульсирующий режим продувки воздухом очищаемых слоев компонентов лампового боя.

При работе варианта, изображенного на фиг.2, цоколи поступают в секцию 10, входная часть которой расположена на уровне расположения вибрационной решетки 11, при этом цоколи падают на дополнительный плоскую сепарационную решетку 18, где от них отделяются цокольные материалы (замазка и т.п. материалы), которые проваливаются в дополнительную секцию 17 и по мере накопления периодически удаляются из этой секции через затвор 19.

Очистка компонентов лампового боя от люминофора осуществляется в процессе вихревого вибрационного перемещения к соответствующим узлам выгрузки за счет абразивного истирания при взаимодействии между собой частиц компонентов и уноса от отделяющегося порошка люминофора посредством системы вентиляции в систему сбора и обезвреживания. Продувка воздухом в процессе очистки компонентов лампового боя осуществляется как в постоянном (постоянный подсос воздуха через разгрузочный патрубок 13 и затворы 15,19), так и в пульсирующем режимах, при этом частота пульсаций давления воздуха задается частотой открывания клапанного затвора 5. За счет суженного проходного сечения U-образного консольного патрубка 12 в секции 9 обеспечивается необходимая (для эффективной транспортировки порошка люминофора) скорость потока воздуха как в постоянном, так и пульсирующем режимах, а также необходимая для удержания некоторой массы стеклобоя в разгрузочном патрубке 13 степень разрежения в камере 8. (При периодической выгрузке очищенных компонентов боя воздух засасывается в камеру 8 также через затворы 15 и 19).

Расположение вибратора 16 на консольном U-образном патрубке 12 со смещением относительно центра масс корпуса 3 позволяет повысить эффективность вибратора, что обусловлено возникновением момента силы с плечом, равным величине смещения вибратора 16 относительно центра масс корпуса 3. Это позволяет увеличить амплитуду вибраций в концевой части консольного патрубка 12, причем существует такое смещение вибратора относительно центра масс корпуса, при котором обеспечивается наиболее энергетически выгодный резонансный режим вибрации слоев компонентов лампового боя. При этом вибратор с круговой вынуждающей силой обеспечивает наиболее эффективный (для очистки) вихревой характер вибрационных перемещений частиц лампового боя. Необходимо отметить, что на эффективность очистки стеклобоя от люминофора существенное влияет также крупность измельченных частиц стеклобоя. Экспериментально доказано, что для эффективной очистки наиболее целесообразной является измельчение стеклобоя до крупности частиц не более 15 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.

Использование изобретения позволяет обеспечить высокую чистоту очищаемого лампового боя и исключить издержки на его демеркуризацию.

Способ переработки люминесцентных ламп осуществляется в вибрационной установке, содержащей установленный на виброопорах корпус с вибратором и камерой виброочистки, подключенной через загрузочный узел с измельчителем и клапанным затвором к системе вытяжной вентиляции. Камера виброочистки разделена сепарационной решеткой волнообразно изогнутой с комбинированно круговой и щелевой перфорацией на секции очистки стеклобоя и цоколей. Патрубок отвода стеклобоя выполнен U-образным консольным, на нем со смещением относительно центра масс корпуса расположен сосредоточенный вибратор, обеспечивающий подвижные вихревые вибропотоки, для очистки лампового боя люминофора. Разрушения колб ламп могут осуществлять до крупности не более 15 мм. Изобретение повышает эффективность и производительность утилизации лампового боя при минимальных затратах. 2 с. и 4 з. п.ф-лы, 4 ил.

1. Способ переработки отработанных люминесцентных ламп в вибрационной установке, включающий разрушение ламп и виброочистку лампового боя от люминофора, отличающийся тем, что 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. 2. Способ переработки по п. 1, отличающийся тем, что разрушение колб ламп осуществляют до крупности частиц во фракции стеклобоя, составляющей не более 15 мм. 3. Вибрационная установка утилизации люминесцентных ламп, содержащая установленный на виброопорах корпус с вибратором и камерой виброочистки, подключенной через загрузочный узел с измельчителем и клапанным затвором к системе вытяжной вентиляции, выполненные в камере виброочистки секции очистки стеклобоя и цоколей, разделенные между собой сепарационной решеткой, узлы выгрузки очищенных компонентов лампового боя, один из которых выполнен на патрубке отвода стеклобоя из камеры виброочистки, отличающаяся тем, что патрубок отвода стеклобоя выполнен в виде U-образного консольного патрубка, на котором со смещением относительно центра масс корпуса расположен вибратор с обеспечением передачи колебаний на корпус, причем сепарационная решетка выполнена волнообразно изогнутой с комбинированной круговой и щелевой перфорацией. 4. Вибрационная установка по п. 3, отличающаяся тем, что узел вывода очищенного стеклобоя выполнен в области перегиба U-образного консольного патрубка. 5. Вибрационная установка по любому и пп. 3 и 4, отличающаяся тем, что секция очистки ламповых цоколей дополнительно снабжена накопительной перегородкой, установленной на ее входе с примыканием к волнообразно изогнутой сепарационной решетке. 6. Вибрационная установка по любому из пп. 3-5, отличающаяся тем, что секция очистки цоколей выполнена с дополнительной секцией очистки отделяемых от цоколей материалов, на входе в которую установлена плоская сепарационная решетка, а на выходе расположен узел разгрузки очищенных материалов, при этом упомянутые секции расположены последовательно друг под другом.