СПОСОБ ОБЕЗВРЕЖИВАНИЯ РТУТЬСОДЕРЖАЩЕГО ЛЮМИНОФОРА Российский патент 2006 года по МПК C09K11/01 B09B3/00 

Изобретение относится к способам демеркуризации ртутьсодержащих отходов, в частности люминофора, образующегося при переработке вышедших из строя люминесцентных ламп.

Известен способ демеркуризации, заключающийся в загрузке в контейнер ртутьсодержащих изделий и заливке демеркуризационного раствора, под воздействием которого происходит преобразование ртути в нерастворимое соединение. Затем преобразованную ртуть в виде нерастворимого осадка отфильтровывают от раствора демеркуризатора, изделия и реактор промывают смесью промывочной жидкости с очищающим реагентом. Промытые отходы направляют на утилизацию, см. заявку РСТ №92-13976, М.кл. С 22 В 43/00, 1992 г.

Указанный способ характеризуется невысокой скоростью реакции и необходимостью в проведении большого объема промежуточных операций - выделения нерастворимого осадка из демеркуризационного раствора и промывочной жидкости, промежуточных анализов и повторных промывок для обеспечения достижения содержания в отходах предельно-допустимой концентрации ртути. При этом необходим постоянный контроль полноты очистки отходов от ртути. Однако и после проведения этих мероприятий сохраняется высокая вероятность перераспределения ртути в водный раствор демеркуризатора, промывочную жидкость и твердые отходы, что не исключает ртутное загрязнение окружающей среды.

Известен способ обработки высокотоксичных неорганических отходов (в том числе содержащих ртуть), заключающийся в том, что отходы фиксируют в керамике путем смешения с неорганической матрицей. В качестве неорганической матрицы используют бетонитовую глину, см. RU №2127920, М.кл. G 21 F 9/16, 1999 г.

Однако в этом способе при отверждении смеси не происходит преобразование ртути в малотоксичное соединение, т.е. не обеспечивается обезвреживание ртутьсодержащих отходов.

Наиболее близким аналогом к предложенному изобретению является способ демеркуризации ртутьсодержащих изделий, например люминесцентных ламп, при котором стеклянные колбы ламп разбиваются под слоем водного раствора полисульфидов кальция с содержанием серы 50-90 г/л с последующей промывкой водным раствором этого реагента с содержанием серы 20-40 г/л для преобразование свободной ртути в малорастворимый сульфид ртути, см. RU №2083709, М.кл. С 22 В 43/00, 1997 г.

Недостатком этого способа является необходимость в многократной промывке и сортировке отходов.

Задачей, решаемой изобретением, является повышение эффективности процесса обезвреживания ртутьсодержащего порошка люминофора - продукта переработки вышедших из строя люминесцентных ламп с переводом его из группы опасных продуктов в группу безопасных отходов минерального происхождения, подлежащих обычному захоронению.

Решение указанной задачи обеспечено тем, что в способе обезвреживания ртутьсодержащего люминофора в виде продукта переработки вышедших из строя люминесцентных ламп, включающем обработку люминофора раствором демеркуризатора, согласно изобретению, для перевода люминофора в группу безопасных отходов минерального происхождения его обработку осуществляют в два этапа, на первом из которых люминофор переводят в сульфид ртути за счет смешивания с раствором демеркуризатора до получения тестообразной смеси, при этом в качестве демеркуризатора используют 10%-ный водный раствор полисульфида кальция в количестве, составляющем не менее 400 мл раствора на 1000 г сухого люминофора, а на втором этапе полученный сульфид ртути переводят в инертное поликристаллическое состояние путем ввода в него стабилизатора в виде порошка окиси кальция из расчета не менее 50 г окиси кальция на 1000 г люминофора, который после смешивания выдерживают до отверждения смеси. Кроме того, отверждение смеси осуществляют не менее чем через 20 мин после смешения люминофора с раствором демеркуризатора. Целесообразно, чтобы отверждение смеси проводилось не менее чем через 20 мин после смешения люминофора с раствором демеркуризатора.

Техническим результатом является повышение эффективности процесса обезвреживания ртутьсодержащего люминофора и обеспечение возможности безопасного захоронения.

Предложенный способ реализуется следующим образом.

Ртутьсодержащий люминофор, являющийся продуктом переработки вышедших из строя люминесцентных ламп, тщательно перемешивают с 10%-ным водным раствором полисульфида кальция до получения тестообразной массы, в которой за счет протекания химической реакции ртуть преобразуется в практически нерастворимое соединение - сульфид ртути, являющееся ее природной формой. При этом расход реактива составляет 400 мл 10%-ного водного раствора полисульфида кальция на 1000 г люминофора. Через некоторое время, составляющее не менее чем 20 мин, в тестообразную массу добавляют порошок минерального вяжущего вещества из расчета не менее 50 г порошка (окиси кальция) на 1000 г люминофора и также перемешивают. Через некоторое время (не более 4 часов при комнатной температуре) происходит отверждение смеси.

Преимущество предложенного способа заключается в том, что обработка люминофора полисульфидом кальция обеспечивает преобразование ртути в практически нерастворимое ее соединение - сульфид ртути, т.е. в ее природную форму. При этом не требуется отделять сульфид ртути от люминофора и от демеркуризационного реагента, т.к. за счет введения окиси кальция достигается отверждение смеси. Как показали результаты рентгеноструктурного анализа, при добавлении окиси кальция в систему, состоящую из галофосфата кальция (люминофор) и полисульфида кальция (демеркуризатор), образуется изоморфное соединение с кристаллической структурой, содержащей ионы кальция и ртути, что обеспечивает дополнительную стабильность конечного продукта преобразования ртути.

Таким образом, ртутьсодержащий люминофор, принадлежащий к категории опасных продуктов вторичной переработки, в результате предложенного способа после переработки переводится в 4-5 группу отходов, относящихся к отходам минерального происхождения, разрешенным к обычному захоронению на соответствующих полигонах.

Исследования полученного материала, проведенные в ГУ НИИ экологии человека и гигиены окружающей среды им. А.Н.Сысина, см. отчет НИР №15/70-04 от 21.09.04 г. «Экспериментальное санитарно-гигиеническое обоснование класса опасности отходов и переработки ртутьсодержащих ламп», показали экологическую безопасность предложенного способа перевода опасных отходов в безопасные с последующим их захоронением на обычных полигонах.

Изобретение предназначено для химической, электровакуумной промышленности и охраны окружающей среды. Продукт переработки вышедших из строя люминесцентных ламп, представляющий собой ртутьсодержащий люминофор, смешивают с 10%-ным водным раствором полисульфида кальция, используемым как демеркуризатор, в количестве не менее 400 мл раствора на 1000 г сухого люминофора. На этом этапе люминофор переводят в сульфид ртути, являющийся природной формой ртути. Не менее чем через 20 минут после этого в полученный сульфид ртути вводят стабилизатор - порошок окиси кальция в количестве не менее 50 г на 1000 г люминофора. На этом этапе полученный сульфид ртути переводят в инертное поликристаллическое состояние, относящееся к 4-5 группе отходов, разрешенным к обычному захоронению на соответствующих полигонах. Обеспечивается экологическая безопасность переработки ртутьсодержащих отходов. 1 з.п. ф-лы.

Способ обезвреживания ртутьсодержащего люминофора в виде продукта переработки вышедших из строя люминесцентных ламп, включающий обработку люминофора раствором демеркуризатора, отличающийся тем, что для перевода люминофора в группу безопасных отходов минерального происхождения его обработку осуществляют в два этапа, на первом из которых люминофор переводят в сульфид ртути за счет смешивания с раствором демеркуризатора до получения тестообразной смеси, при этом в качестве демеркуризатора используют 10%-ный водный раствор полисульфида кальция в количестве, составляющем не менее 400 мл раствора на 1000 г сухого люминофора, а на втором этапе полученный сульфид ртути переводят в инертное поликристаллическое состояние путем ввода в него стабилизатора в виде порошка окиси кальция из расчета не менее 50 г окиси кальция на 1000 г люминофора, который после смешивания выдерживают до отверждения смеси.