Результат интеллектуальной деятельности: УСТАНОВКА ДЛЯ ПЕРЕРАБОТКИ ЛЮМИНИСЦЕНТНЫХ ЛАМП

Изобретение относится к установкам для утилизации люминисцентныхламп.

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.

Ртуть является весьма дорогостоящим элементом, относится к первому классу опасности и является веществом чрезвычайно опасным, причем наличие ртути в воздухе обнаруживается только с помощью специальной аппаратуры. Ртуть легко сорбируется из воздуха отделочными и декоративными материалами. При изменении внешних условий (механические воздействия, температура и т.д.) может попадать в помещение за счет процесса десорбции. Относительно легко ртуть проникает сквозь строительные материалы (бетон, кирпич, лакокрасочные покрытия и т.д.), способна испаряться через слой воды и других жидкостей. По токсическому (вредному) эффекту на организм человека ртуть и ее соединения оказывают общетоксическое и мутагенное воздействие, а также влияют на репродуктивную (детородную) функцию.

Именно поэтому особое внимание уделяется созданию специальной системы утилизации ртутьсодержащих отходов, при которой последние изымаются из общего потока отходов и перерабатываются на специальных предприятиях. Раздельный сбор и переработка ртутьсодержащих отходов потребления не только способствует снижению уровня загрязнения среды обитания ртутью, но и увеличивает экологическую безопасность и экономическую эффективность утилизации основной массы отходов, образующихся в городах.

Ртуть является составной частью газоразрядных люминесцентных ламп, в которых свечение создается от электрического разряда в парах металла или в смеси газа и пара. Ртутные лампы широко используются для освещения улиц, жилых, общественных и промышленных помещений, местного освещения, в медицинских и оздоровительных целях, в прожекторных установках, светокопировальных аппаратах, сельскохозяйственных объектах. В общем случае можно различить два основных типа ртутных ламп: лампы, в которые входит металлическая (жидкая) ртуть, и амальгамные лампы, в которых жидкая ртуть заменяется амальгамой.

Наиболее близким техническим решением к заявляемому объекту является утилизатор по патенту РФ №2475546, С02B 1/10, содержащий два блока: первый - блок разделения ламп; второй - блок многоступенчатой системы очистки отходящих газов (прототип).

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

Технический результат - повышение эффективности и энергоресурсосбережения переработки лома и очистки газов.

Это достигается тем, что в установке для утилизации люминисцентных ламп, содержащей два блока: первый - блок разделения ламп; второй - блок многоступенчатой системы очистки отходящих газов, первый блок содержит устройство для разделения ламп, включающее узел загрузки, пневмовибрационный сепаратор с дробилкой и циклоном, бункер для сбора измельченного стекла ламп, контейнер для приема цоколей ламп, контейнер для люминофора; а второй блок выполнен в виде многоступенчатой системы очистки отходящих газов, включающей рукавный фильтр, адсорберы, газодувку с компрессором, который создает в установке разряжение от 5…8 кПа в зоне загрузки ламп и до 19…23 кПа - перед газодувкой, что исключает вероятность пылегазовых выбросов в производственное помещение, при этом установка оборудована последовательной системой очистки пылегазовых выбросов, включающей циклон, рукавные фильтры, рабочий адсорбер, работающий на активированном угле, что позволяет снизить содержание ртути в отходящих газах до уровня менее 0,0001 мг/м³, отличающаяся тем, что адсорбер для очистки воздуха от паров ртутьсодержащих веществ содержит корпус с крышкой и адсорбент, при этом корпус и крышка соединены через уплотнительную прокладку болтами, а внутри корпуса, соосно ему, установлен стакан, вокруг которого уложена изоляция из мягкой теплоизоляционной базальтовой плиты, а в стакане, в верхней и нижней частях, установлены перфорированные диски, при этом объем стакана между дисками заполнен адсорбентом - материалом в виде гранул, обладающим высокой адсорбционной способностью и представляющим собой активированный уголь, импрегнированный серой, а между дисками и адсорбентом проложены сетки, причем в крышке расположен патрубок, подводящий загрязненный воздух, а в корпусе - патрубок, отводящий очищенный от паров ртути воздух, при этом адсорбент выполнен 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 адсорбент выполнен в виде вписываемого в окружность блока, состоящего из семи связанных между собой боковыми гранями шестигранных параллелепипедов без верхнего и нижнего оснований, или адсорбент выполнен в виде связанных между собой винтовых спиралей, вписываемых в сферическую поверхность с центром, лежащим на оси соединения спиралей, или адсорбент выполнен в виде по крайней 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 представлена схема установки для переработки люминисцентных ламп, на фиг. 2 представлена схема адсорбера, на фиг. 3-6 - варианты выполнения формы адсорбента.

Установка для переработки люминисцентных ламп состоит из двух основных блоков: первый блок - устройство для разделения ламп, включающее узел загрузки, пневмовибрационный сепаратор 1 с дробилкой и циклоном, бункер 2 для сбора измельченного стекла ламп, контейнер 3 для приема цоколей ламп, контейнер 4 для люминофора; второй блок - многоступенчатая система 5 очистки отходящих газов, включающая рукавный фильтр, адсорберы, газодувку с компрессором. Компрессор создает в установке разряжение (от 5…8 кПа в зоне загрузки ламп и до 19…23 кПа перед газодувкой), что практически исключает вероятность пылегазовых выбросов в производственное помещение. Установка оборудована последовательной системой очистки пылегазовых выбросов, включающей циклон (эффективность очистки 95…97%), рукавные фильтры (99,96%), рабочий адсорбер (с активированным углем), что позволяет практически полностью улавливать пыль люминофора и снизить содержание ртути в отходящих газах до уровня менее 0,0001 мг/м³.

Адсорбер для очистки воздуха от паров ртутьсодержащих веществ содержит корпус 10 и крышку 13, соединенные через уплотнительную прокладку 14 болтами. Внутри корпуса, соосно ему, установлен стакан 12, вокруг которого уложена изоляция из мягкой теплоизоляционной базальтовой плиты. В стакан (в верхней и нижней частях) установлены перфорированные диски 7 и 9. Объем стакана между дисками заполнен адсорбентом 8 - материалом в виде гранул, обладающим высокой адсорбционной способностью и представляющим собой активированный уголь, импрегнированный серой. Чтобы адсорбент не просыпался через отверстия перфорированных дисков, между дисками 7 и 9 и адсорбентом 8 проложены сетки 11. В крышке 13 расположен патрубок 10, подводящий загрязненный воздух, а в корпусе 15 - патрубок 16, отводящий очищенный от паров ртути воздух. Регенерация осуществляется острым паром через штуцер 6, находящийся в нижней части корпуса.

Установка для переработки люминисцентных ламп работает следующим образом.

Исследования, выполненные в последнее время за рубежом и в России, показали, что не менее 95…97% ртути в лампе, бывшей в эксплуатации, связано с люминофором и лишь 3…5% - со стеклом и прочими ее деталями. Установлено, что люминофор в отработанной лампе является своеобразным барьером для ртути и депонирует ее в разнообразных формах, определенная часть из которых достаточно прочно связывается с веществом и удаляется из люминофора лишь при очень высоких температурах (>450°C). Такое поведение ртути объясняется электрохимическими эффектами и наличием плазмы «ртуть/разряженный газ» в колбе работающей лампы. Эти исследования были положены в основу разработки принципиально новых способов обезвреживания люминесцентных ламп, основанных на использовании «сухих» и «холодных» технологических процессов, главной целью которых является максимально полное выделение из лампы люминофора - основного носителя ртути.

Адсорбер для очистки воздуха от паров ртутьсодержащих веществ работает следующим образом.

Загрязненный воздух к адсорберу подводится через патрубок 10, проходит через адсорбент 8 и очищенный отводится через патрубок 16. Для регенерации подводится острый пар через штуцер 6.

Адсорбер применяется для очистки воздуха от паров ртутьсодержащих веществ, например ртутьсодержащего люминофора при утилизации люминесцентных ламп. Адсорбер позволяет вместе с люминофором извлекать из каждой лампы не менее 95…97% содержащейся в ней ртути, которая аккумулируется на активированном угле, импрегнированном серой.

Лом из ламп поступает на предприятие в специальных оборотных транспортных контейнерах и направляется в узел загрузки и через ускорительную трубу за счет высокого разряжения непрерывно подается в сепаратор 1 с дробилкой, где измельчаются до крупности стекла менее 8 мм. Отделение стекла от люминофора производится за счет выдувания его в противоточно движущейся системе «стеклобой-воздух» в условиях вибрации. Эта технология базируется на холодном и сухом процессе дробления и сепарации изделий в системе с пониженным давлением, которое создается специальным компрессором. Перерабатываемая лампа разделяется на металлические цоколи, которые поступают в контейнер 3 для приема цоколей ламп; измельченное стекло, поступающее в бункер 2 для сбора измельченного стекла; ртутьсодержащий люминофор, также отправляемый в контейнер 4 для люминофора.

Очищенное от люминофора стекло поступает в бункер-накопитель. Цоколи отделяются от стекла на вибрирующей решетке и поступают в специальный сборник (на чертеже не показано), который после заполнения направляется в демеркуризационно-отжиговую электрическую печь (на чертеже не показано), где цоколи демеркуризируются. Отходящие газы указанной печи отводятся в существующую систему очистки.

Основная масса люминофора (95…97%) улавливается в циклоне и аккумулируется в удобных для транспортировки металлических емкостях-бочках с полиэтиленовым мешком-вкладышем и герметичной крышкой (на чертеже не показано). Не уловленный в циклоне люминофор осаждается в приемнике рукавного фильтра и затем упаковывается в такие же емкости. Ртутьсодержащий люминофор отправляется на переработку на специализированные предприятия (для выделения металлической ртути); а очищенные от ртути измельченное стекло и цоколи используются как вторичное сырье. Установка позволяет вместе с люминофором извлекать из каждой лампы не менее 95…97% содержащейся в ней ртути, при этом подавляющая часть оставшейся ртути аккумулируется в рабочем адсорбере на активированном угле, импрегнированного серой (на чертеже не показано).

Возможно выполнение адсорбента 8 (фиг. 3) 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 адсорбента 8 (фиг. 4) в виде вписываемого в окружность блока, состоящего из семи связанных между собой боковыми гранями шестигранных параллелепипедов без верхнего и нижнего оснований.

Возможно выполнение адсорбента 8 (фиг. 5) в виде связанных между собой винтовых спиралей, вписываемых в сферическую поверхность с центром, лежащим на оси соединения спиралей.

Возможно выполнение адсорбента 8 (фиг. 6) в виде по крайней мере двенадцати соединенных в блок трехлопастных пропеллеров, проекция которых на плоскость чертежа вписывается в окружность с центром, совпадающим с центром одного из них.