УСТАНОВКА ДЛЯ ИЗВЛЕЧЕНИЯ РТУТИ ИЗ ЛЮМИНЕСЦЕНТНЫХ ЛАМП Российский патент 2018 года по МПК C22B7/00 C22B43/00 C09K11/01 

Изобретение относится к установкам для утилизации люминисцентных ламп.

Количество люминесцентных ламп и ДРЛ, используемых только в приборостроительной области, исчисляется миллионами и через 1,5-2 года выбрасывается на свалки.

В связи с этим большое практическое значение приобретает разработка и внедрение технологии извлечений дорогостоящих материалов из люминесцентных ламп и ДРЛ после окончания срока их эксплуатации, в частности, технология извлечения ртути.

Разработка технологии извлечения ртути является составной частью создания ресурсосберегающей технологии и природоохранительной системы.

Ртуть (Hg) имеет атомный вес 200,59. Она мало распространена в природе: ее содержание в земной коре составляет всего 0,000005 вес.%. Изредка ртуть встречается в самородном виде, вкрапленная в горные породы, но главным образом она находится в природе в виде сульфида ртути HgS, или киновари. Ртуть - единственный металл, жидкий при обыкновенной температуре, ее плотность составляет 13,546 г/см³.

Ртуть является весьма дорогостоящим элементом. Добыча ее отличается трудоемкой технологией, которая приводит к нарушению земель по форме рельефа, т.е. к нарушению экологического равновесия. Кроме того, неутилизированные люминесцентные лампы могут приводить к попаданию паров ртути в атмосферный воздух, через почву и в воду.

Ртуть относится к веществам первого класса опасности, а ее величина ПДК составляет 0,0003 мг/м³ согласно СН245-71 т.е. ртуть является чрезвычайно опасным веществом, оказывающим пагубное влияние на окружающую среду и живой мир.

Каждая лампа содержит 60…120 мг ртути. Примерно 100 г ртути можно получить из 1000 ламп. Испарение такого количества ртути из разбитых ламп приводит к загрязнению 10 млн. м³ воздуха до ПДК. Переработка использованных люминесцентных ламп исключает это воздействие.

Наиболее близким техническим решением к заявляемому объекту является установка утилизации по патенту РФ №2496897, C02B 1/10, содержащая блок дробления ламп, контейнер с демеркуризационным раствором (прототип).

Недостатком известного устройства является сравнительно невысокая степень ресурсосбережения и очистки газов.

Технический результат - повышение эффективности и энерго-ресурсосбережения переработки лома и очистки газов.

Это достигается тем, что установка для извлечения ртути из люминисцентных ламп, содержащая блок дробления ламп, поступающих по транспортеру в лоток, контейнер с демеркуризационным раствором, содержащим перманганат калия KMnO₄ - 0,0002525 г/л, соляную кислоту HCL - 0,000125 г/л, техническую воду - 0,0375 г/л из расчета на утилизацию одной люминисцентной лампы при температуре раствора 28°С, блок обезвреживания, выполненный в виде миксера для обезвреживания отходов, закрепленного на основании с возможностью вращения посредством привода и опрокидывания для выгрузки продукта переработки, загрузочное устройство с подвижным лотком, емкость для сбора продукта переработки, выполненную в виде контейнера, установленного на лотке с желобом для стока отработанного раствора в приемный бак и перекачки раствора посредством насоса через фильтр с засыпкой из сульфоугля типа КУ-2, и печь для сжигания засыпки с сульфоуглем с получением металлической ртути, при этом блок дробления ламп состоит из приемного бункера, щековой дробилки для первичного дробления, винтового конвейера для подачи продукта в элеватор, планетарной мельницы непрерывного действия для получения тонкодисперсного порошка из стеклобоя, выполненной с возможностью извлечения измельченного продукта из нее воздушным потоком трубопроводов для направления измельченного продукта в сепаратор, имеющий наклонные лопасти для закручивания воздушного потока и выполненный с возможностью разделения материала по крупности за счет возникающей центробежной силы, возвращения грубого материала в мельницу, и направления тонкого продукта в циклон для сбора готового продукта и подачи его через шлюзовой затвор по трубопроводу в приемную емкость, фильтр выполнен с насадкой для засыпки, по крайней мере, в виде трех, коаксиально расположенных полусфер, соединенных между собой с зазором посредством крепежного элемента через осесимметрично расположенные, простановочные элементы в виде колец, а между полусферами закреплены на простановочных элементах гофрированные элементы, имеющие форму образующей поверхности, эквидистантную полусферическими поверхностям, засыпка из сульфоугля выполнена в виде цилиндрического кольца, на боковой, внутренней поверхности которого закреплены перегородки в виде перпендикулярных оси кольца шайб с отверстиями, оси которых асимметричны оси кольца, или засыпка из сульфоугля выполнена в виде вписываемого в окружность блока, состоящего из семи связанных между собой боковыми гранями шестигранных параллелепипедов без верхнего и нижнего оснований, или засыпка из сульфоугля выполнена в виде связанных между собой винтовых спиралей, вписываемых в сферическую поверхность с центром, лежащим на оси соединения спиралей, или засыпка из сульфоугля выполнена в виде, по крайне мере двенадцати, соединенных в блок трехлопастных пропеллеров, проекция которых на плоскость чертежа вписывается в окружность с центром, совпадающим с центром одного из них.

На фиг. 1 приведена схема установки для извлечения ртути из люминисцентных ламп, на фиг. 2 - общий вид установки на базе планетарной мельницы непрерывного действия для получения тонко дисперсного порошка из стеклобоя, на фиг. 3 - фрагмент фильтра с засыпкой из сульфоугля типа КУ-2, на фиг. 4-8 - формы выполнения засыпки из сульфоугля типа КУ-2.

Установка для извлечения ртути из люминисцентных ламп содержит установку 13 на базе планетарной мельницы непрерывного действия для получения тонкодисперсного порошка из стеклобоя ламп, при работе которой происходит измельчение стекла ламп, поступающих по транспортеру 12 в лоток 14. Основным узлом установки является блок обезвреживания, выполненный например, в виде миксера 1, в котором осуществляют непосредственно процесс обезвреживания отходов. Загрузочное устройство 2 с подвижным лотком 3 и емкость 4 для сбора продукта переработки 5 расположены в непосредственной близости от миксера. Миксер 1 закреплен на основании 6 с возможностью вращения посредством привода 7 и опрокидывания для выгрузки продукта переработки 5. Во время процесса обезвреживания миксер 1 герметично закрыт крышкой 8. Продукт переработки 5 размещен в емкости 4, представляющую собой контейнер, установленный на лотке 15 с желобом 16 для стока отработанного раствора в приемный бак 17 и перекачку раствора посредством насоса (на чертеже не показан) через фильтр 18 (фиг. 3) с засыпкой 19 из сульфоугля типа КУ-2, затем сжигание засыпки с сульфоуглем в печи 21 и получение металлической ртути, после чего сбор раствора 20 для отправки в коллектор 22 хозяйственно-фекальной канализации.

Засыпка из сульфоугля типа КУ-2 (фиг. 4) выполнена в виде, по крайней мере, трех, коаксиально расположенных полусферических поверхностей 23, 24, 25, соединенных между собой с зазором посредством крепежного элемента, например в виде болта 26 с гайкой 27, через осесимметрично расположенные, простановочные элементы 28 и 29, например в виде колец. Между полусферическими поверхностями 23, 24, 25 закреплены на простановочных элементах гофрированные элементы 30 и 31, имеющие форму образующей поверхности, эквидистантную полусферическими поверхностям. Гофрированные элементы 30 и 31 могут быть выполнены перфорированными (на чертеже не показано). Простановочные элементы 28 и 29 могут быть выполнены в виде цилиндрических винтовых пружин (на чертеже не показано). Полусферические поверхности элемента насадки могут быть выполнены перфорированными. Засыпка может быть выполнена также из пористых полимерных материалов, пористой резины, композиционных материалов, древесины.

Установка 13 (http://www.ttd.spb.ru/ru/glass/, техника и технология дезинтеграции) на базе планетарной мельницы непрерывного действия для получения тонкодисперсного порошка из стеклобоя. Установка предназначена для измельчения стекла и хрупких материалов начальной крупностью менее 50 мм³.

Установка (фиг. 2) содержит приемный бункер, откуда поступает в щековые дробилки, где подвергается первичному дроблению. Затем, по винтовому конвейеру продукт подается в элеватор, с которого подается в планетарную мельницу. Измельченный продукт извлекается из мельницы воздушным потоком и по трубопроводам направляется в сепаратор. В сепараторе воздушный поток закручивается наклонными лопастями. Возникшая при этом центробежная сила способствует разделению материала по крупности. Грубый материал возвращается в мельницу, а тонкий продукт направляется в циклон, который собирает значительную часть готового продукта и подает его через шлюзовой затвор по трубопроводу в приемную емкость.

В установке происходит измельчение материала, его классификация по крупности, сбор готового продукта и очистка воздуха. Вентилятор устанавливается за пределами зон длительного пребывания людей и вне взрывоопасных помещений.

Пылевоздушная смесь из циклона поступает в кассетный фильтр, где улавливается весь оставшийся порошок требуемого гранулометрического состава, а очищенный воздух сбрасывается вентилятором высокого давления, расположенный после фильтра, в общую систему вытяжной вентиляции.

Установка для извлечения ртути из люминисцентных ламп работает следующим образом.

Установка 13 (http://www.ttd.spb.ru/ru/glass/, техника и технология дезинтеграции) на базе планетарной мельницы непрерывного действия для получения тонкодисперсного порошка из стеклобоя работает следующим образом.

Исходное сырье поступает на склад участка в герметично упакованной таре. Далее погрузчиком загружается в приемный бункер, откуда поступает в щековые дробилки, где подвергается первичному дроблению. Затем, по винтовому конвейеру продукт подается в элеватор, с которого подается в планетарную мельницу. Измельченный продукт извлекается из мельницы воздушным потоком и по трубопроводам направляется в сепаратор. В сепараторе воздушный поток закручивается наклонными лопастями. Возникшая при этом центробежная сила способствует разделению материала по крупности. Грубый материал возвращается в мельницу, а тонкий продукт направляется в циклон, который собирает значительную часть готового продукта и подает его через шлюзовой затвор по трубопроводу в приемную емкость.

Пылевоздушная смесь из циклона поступает в кассетный фильтр, где улавливается весь оставшийся порошок требуемого гранулометрического состава, а очищенный воздух сбрасывается вентилятором высокого давления, расположенный после фильтра, в общую систему вытяжной вентиляции.

Принцип работы фильтра следующий: поступающий воздушный пылевой поток проходит через входной патрубок и через защитный кожух кассеты. Пыль оседает на поверхности кассеты. Очистка кассеты от пыли происходит при подаче краткого импульса сжатого воздуха через клапан во внутреннюю полость кассеты. Поток сжатого воздуха равномерно распределяется вдоль всей поверхности кассеты с помощью оптимального стабилизатора. Очистка может производиться как при включенном вытяжном вентиляторе, так и при выключенном. Частицы пыли после продувки импульсом сжатого воздуха сбрасываются вниз и собираются в пылесборнике. Отфильтрованный воздух проходит через чистую область модуля и через вентилятор поступают в систему вытяжной вентиляции. Кассета фильтра очищается автоматически, без остановки процесса фильтрации. Автоматическая очистка увеличивает срок службы кассеты и обеспечивает постоянный максимальный объем забора воздуха.

В блок для обезвреживания ртутьсодержаших отходов, например миксер 1, первоначально загружают измельчающую среду 11, например крупную гальку 9 или металлические шарики, а затем демеркуризационный раствор 10, являющийся реагентом.

Состав и удельный расход демеркуризационного раствора на одну лампу.

Раствор №1. Температура раствора 28°С, состав: перманганат калия KMnO₄ - 0,0002525 г/л, соляная кислота HCL - 0,000125 г/л, техническая вода - 0,0375 г/л.

Раствор №2. Температура раствора 28°С, состав: хлорное железо FeCL⋅6H₂O - 0,00625 г/л, карбонат кальция СаСО₃ - 0,0015 г/л, техническая вода - 0,0375 г/л.

После завершения загрузок всех реагентов 10 включают привод 7 вращения и производят их перемешивание в течение 20-30 минут, то есть производят предварительную подготовку обрабатывающей измельчающей среды. После чего производят загрузку отходов, например люминесцентных ламп, в миксер 1 при открытой крышке 8, из установки 13 на базе планетарной мельницы непрерывного действия для получения тонкодисперсного порошка из стеклобоя ламп, через лоток 14, причем каждая порция составляет одну загрузку. Количество ламп в порции и общее количество загружаемых ламп зависит от размера устройства. Так, например, для миксера объемом 2 м³ общее количество загружаемых ламп может составлять 1000 штук. Каждую загружаемую порцию отходов размалывают измельчающей средой и перемешивают с находящимися в устройстве реагентами в течение 1,5 часа. По завершению всего цикла демеркуризации образуется продукт переработки 5, представляющий собой жидкообразную массу, которую выгружают из устройства (миксера 1) в емкость 4, представляющую собой контейнер на лотке 15 с желобом 16 для стока раствора, после чего осуществляют транспортировку боя и арматуры в контейнерах 4 к линии сортировки (на чертеже не показано), а затем сбор раствора в приемный бак 17 и перекачку раствора через фильтр 18 с засыпкой 19 из сульфоугля типа КУ-2, затем сжигание засыпки с сульфоуглем в печи 21 и получение металлической ртути, после чего сбор раствора 20 для отправки в коллектор 22 хозяйственно-фекальной канализации.

Количество ртути в одной люминесцентной лампе - 0,05-0,12 г, одной ДРЛ - 1,2 г.

Можно получить количество ртути, полученное после утилизации. Так, утилизация только 72 люминесцентных ламп, позволяет выделить минимум 3,6 г ртути. С учетом всех производственных помещений это уже значительная цифра и путь к созданию природоохранной системы.

В Москве за год потребляется 6000 тонн изделий только люминесцентных ламп радиоэлектронной, электротехнической и медицинской отраслей промышленности, содержащих ртуть и ее соединения. Ежегодно на свалки только люминесцентных ламп вывозится 7 млн. штук.

Возможно выполнение засыпки 19 из сульфоугля (фиг. 5) в виде цилиндрического кольца, на боковой, внутренней поверхности которого закреплены перегородки в виде перпендикулярных оси кольца шайб с отверстиями, оси которых асимметричны оси кольца.

Возможно выполнение засыпки 19 из сульфоугля (фиг. 6) в виде вписываемого в окружность блока, состоящего из семи связанных между собой боковыми гранями шестигранных параллелепипедов без верхнего и нижнего оснований.

Возможно выполнение засыпки 19 из сульфоугля (фиг. 7) в виде связанных между собой винтовых спиралей, вписываемых в сферическую поверхность с центром, лежащим на оси соединения спиралей.

Возможно выполнение засыпки 19 из сульфоугля (фиг. 8) в виде, по крайне мере двенадцати, соединенных в блок трехлопастных пропеллеров, проекция которых на плоскость чертежа вписывается в окружность с центром, совпадающим с центром одного из них.

Изобретение относится к извлечению ртути из люминесцентных ламп. Установка содержит блок дробления люминесцентных ламп, состоящий из приемного бункера, щековой дробилки для первичного дробления ламп с получением стеклобоя, элеватора с винтовым конвейером для подачи в него стеклобоя, планетарной мельницы непрерывного действия для получения порошка из стеклобоя, соединенной трубопроводом с сепаратором, который выполнен с обеспечением разделения порошка по крупности за счет центробежной силы и направления грубодисперсного порошка в планетарную мельницу, а тонкодисперсного - в циклон для его сбора, связанный с циклоном посредством трубопровода с шлюзовым затвором блок обезвреживания тонкодисперсного порошка демеркуризационным раствором, емкость для сбора продукта переработки, приемный бак, соединенный посредством желоба с емкостью для сбора продукта переработки, фильтр с засыпкой из сульфоугля КУ-2, оснащенный насосом, выполненным с возможностью перекачки продукта переработки из приемного бака через фильтр. Засыпка из сульфоугля выполнена в виде цилиндрического кольца, на боковой внутренней поверхности которого закреплены перегородки в виде перпендикулярных оси кольца шайб с отверстиями, оси которых асимметричны оси кольца. Обеспечивается повышение эффективности переработки люминесцентных ламп. 8 ил.

Установка для извлечения ртути из люминесцентных ламп, содержащая блок дробления люминесцентных ламп, состоящий из приемного бункера, щековой дробилки для первичного дробления ламп с получением стеклобоя, элеватора с винтовым конвейером для подачи в него стеклобоя, планетарной мельницы непрерывного действия для получения порошка из стеклобоя, соединенной трубопроводом с сепаратором, который выполнен с наклонными лопастями для закручивания поступающего из трубопровода воздушного потока с порошком с обеспечением разделения порошка по крупности за счет центробежной силы и направления грубодисперсного порошка в планетарную мельницу, а тонкодисперсного - в циклон для его сбора, связанный с циклоном посредством трубопровода с шлюзовым затвором блок обезвреживания тонкодисперсного порошка демеркуризационным раствором, содержащим 0,0002525 г/л перманганата калия КMnО₄, 0,000125 г/л соляной кислоты HCl и 0,0375 г/л технической воды из расчета на утилизацию одной люминесцентной лампы при температуре раствора 28°С, выполненный в виде миксера, закрепленного на основании с возможностью вращения и опрокидывания для выгрузки продукта переработки посредством привода, емкость для сбора продукта переработки, выполненную в виде контейнера, приемный бак, соединенный посредством желоба с емкостью для сбора продукта переработки, фильтр с засыпкой из сульфоугля КУ-2, оснащенный насосом, выполненным с возможностью перекачки продукта переработки из приемного бака через фильтр, отличающаяся тем, что засыпка из сульфоугля выполнена в виде цилиндрического кольца, на боковой внутренней поверхности которого закреплены перегородки в виде перпендикулярных оси кольца шайб с отверстиями, оси которых асимметричны оси кольца.