СПОСОБ ИЗВЛЕЧЕНИЯ РТУТИ ИЗ РТУТНЫХ ЛАМП И ИЗДЕЛИЙ, СОДЕРЖАЩИХ РТУТЬ ИЛИ ПАРЫ РТУТИ Российский патент 2004 года по МПК H01J9/38 

Изобретение относится к различным технологическим процессам, а именно к способам извлечения ртути из ртутных ламп и изделий, содержащих ртуть.

Ртутная лампа представляет собой герметически закрытую с двух сторон стеклянную трубку, заполненную ртутью или парами ртути при пониженном или повышенном давлении внутри стеклянной трубки. Подобную конструкцию имеют и другие изделия, содержащие ртуть.

Ртуть - высокотоксичное вещество - относится к 1 классу опасных веществ. Поскольку пары ртути вредны для здоровья человека и окружающей среды, то поиск более совершенных способов извлечения ртути из ртутных ламп и изделий, содержащих ртуть или пары ртути, отслуживших свой срок, представляется весьма актуальным и жизненно важным.

Известен способ извлечения ртути из ртутных ламп и изделий, содержащих ртуть, включающий следующие основные операции:

- разгерметизацию лампы либо изделия;

- сбор ртути в специальном резервуаре.

Такой способ достаточно прост и не требует больших затрат.

Недостатком этого способа является значительное загрязнение окружающей среды непосредственно парами ртути во время разгерметизации лампы либо изделия, а также за счет капель ртути, остающихся на стенках стеклянной трубки.

Известен способ извлечения ртути из ртутных ламп и изделий, содержащих ртуть - прототип, включающий в себя следующие основные операции:

- подключение лампы либо изделия к специальному резервуару;

- разгерметизацию лампы либо изделия;

- вытеснение из лампы либо из изделия паров ртути путем закачивания в них воздуха;

- осаждение паров ртути в специальном резервуаре при нормальном давлении.

Преимуществом прототипа перед аналогом является подключение специального резервуара до разгерметизации, что частично снижает степень загрязнения окружающей среды.

Недостатком этого способа извлечения ртути из ртутных ламп и изделий, содержащих ртуть, является наличие капель ртути, оседающих на стенках стеклянной трубки в процессе разгерметизации лампы и не поддающихся извлечению, а также сложность и опасность процесса извлечения.

Техническим результатом настоящего изобретения является снижение степени загрязнения окружающей среды парами ртути, упрощение процесса извлечения ртути из ртутных ламп и изделий, содержащих ртуть или пары ртути, и сокращение времени осуществления этого процесса.

Технический результат достигается тем, что в известном способе извлечения ртути из ртутных ламп и изделий, содержащих ртуть или пары ртути, включающем разгерметизацию лампы либо изделия, содержащего ртуть, и сбор ртути в специальном резервуаре, перед разгерметизацией лампу либо изделие, содержащее ртуть, охлаждают в течение 1-3 мин до температуры, лежащей ниже температуры кристаллизации ртути по шкале Кельвина Т, определяемой для давления паров ртути р в атмосферах из выражения Т=Тпар/(1-0,2 lg(p)), где Тпар - температура парообразования ртути при нормальном давлении ро=1 атмосфера, при этом процесс сбора ртути производят в течение не более 0,5 мин после разгерметизации.

Охлаждение перед разгерметизацией лампы либо изделия, содержащего ртуть, осуществляют в жидком азоте.

Суть изобретения заключается в следующем.

При нормальном давлении ро=1 атмосфера и комнатной температуре to=20 градусов Цельсия ртуть представляет собой жидкость с окружающем ее слабоинтенсивным облаком пара. Температура парообразования ртути при ро=1 атмосфера составляет tпap=375 градусов Цельсия (Тпар=630 градусов Кельвина). Зависимость давления р насыщенных паров ртути в замкнутом объеме от температуры Т, согласно закону Клайперона-Клазиуса, имеет вид Т=Тпар/(1-0,2 lg(p)). Если понижать температуру Т, то пары ртути будут конденсироваться. При снижении температуры окружающей среды ниже температуры кристаллизации ртути tкр=-39 градусов Цельсия ртуть будет превращаться в твердое тело и ее легко можно будет собрать в специальный резервуар. Такая низкая температура может быть достигнута, например, при погружении лампы в жидкий азот, температура которого составляет минус 190 градусов Цельсия, и охлаждении лампы в течение 1-3 мин. За это время ртуть из парообразного состояния перейдет в отвердевшее кристаллическое.

Отвердение ртути существенно ослабляет связь ее с стеклянными стенками трубки лампы, что позволяет более полно собрать ее в специальный резервуар и тем самым снизить степень загрязнения окружающей среды парами ртути.

После разгерметизации лампы кристаллы ртути извлекаются простым высыпанием в специально плотно закрытый резервуар, что позволяет исключить операцию вытеснения паров ртути из лампы, и тем самым упростить процесс извлечения ртути, и сократить время осуществления этого процесса. Чем ниже температура охлаждения, тем качественнее извлечение ртути.

Охлаждение лампы в течение времени менее 1 мин нежелательно, так как ртуть не полностью кристаллизуется, и тем самым резко снижается качество извлечения, а в течение времени более 3 мин недопустимо, так как приводит к разрушению стеклянной трубки лампы.

Сбор ртути по истечении более 0,5 мин не допустим, так как будет происходить обратный процесс - переход ртути из кристаллического в парообразное состояние.

Пример 1.

Ртутную лампу дневного света:

- погружают в сосуд с жидким азотом,

- через 2 мин лампу вынимают,

- стеклянную трубку лампы с одного конца разрушают, и производят сбор ртути в виде кристаллов в течение не более 0,5 мин после разгерметизации, и помещают их в специальный плотно закрываемый резервуар.

Наблюдается полное извлечение ртути из лампы.

Пример 2.

Извлечение ртути из лампы дневного света осуществляют, как в примере 1, но охлаждение производят в течение 1 мин. Эффект извлечения аналогичен, как в примере 1.

Пример 3.

Извлечение ртути из лампы дневного света осуществляют, как в примере 1, но охлаждение производят в течение 3 мин. Эффект извлечения аналогичен, как в примере 1.

Пример 4.

Извлечение ртути из лампы дневного света осуществляют, как в примере 1, но охлаждение производят в течение времени менее 1 мин, а сбор ртути производят спустя 0,5 мин после разгерметизации. Наблюдается некачественное извлечение.

Пример 5.

Извлечение ртути из лампы дневного света осуществляют, как в примере 1, но охлаждение производят в течение более 3 мин. Наблюдается растрескивание трубки.

Преимуществом предлагаемого способа извлечения ртути из ртутных ламп и изделий, содержащих ртуть или пары ртути, по сравнению с прототипом является:

- во-первых, снижение степени загрязнения окружающей среды парами ртути в результате существенного (на порядок) снижения, а в ряде случаев и полного исключения остатков паров и капель ртути на стенках трубки;

- во-вторых, упрощение процесса извлечения ртути из ртутных ламп и изделий, содержащих ртуть или пары ртути, и сокращение времени осуществления этого процесса в два раза.

Источники информации

1. Ртутные лампы высокого давления./Пер. под ред. Г.Н.Рохлина. М: Энергия. 1971.

2. Рохлин Г.Н. Газоразрядные источники света. М: Энергия. 1966.

Изобретение относится к электротехнической промышленности, в частности к способам извлечения ртути из ртутных ламп. Техническим результатом предложенного изобретения является снижение опасности отравления и загрязнения окружающей среды парами ртути и повышение качества извлечения ртути из ртутных ламп, что достигается за счет того, что разгерметизацию ламп и сбор ртути в специальном резервуаре проводят после охлаждения лампы в жидком азоте до температуры лежащей ниже температуры кристаллизации ртути в течение 1-3 мин.

Способ извлечения ртути из ртутных ламп и изделий, содержащих ртуть или пары ртути, включающий разгерметизацию лампы либо изделия, содержащего ртуть, и сбор ртути в резервуаре, отличающийся тем, что перед разгерметизацией лампы либо изделия проводят их охлаждение в жидком азоте в течение 1-3 мин до температуры, лежащей ниже температуры кристаллизации ртути по шкале Кельвина Т, а сбор ртути производят в течение не более 0,5 мин после разгерметизации в плотно закрытом резервуаре.