способ демеркуризации люминесцентных ламп

Формула изобретения

Способ демеркуризации люминесцентных ламп, включающий их разрушение и обработку отходов люминесцентных ламп под слоем предварительно приготовленного демеркуризационного раствора, промывку и сортировку отходов, отличающийся тем, что демеркуризационный раствор приготавливают путем синтеза полисульфида кальция, образующегося в демеркуризаторе при температуре 50°C из извести и серы при соотношении 1:2 с концентрацией серы 51-100 г/л, при этом в раствор добавляют 5% от массы извести анионактивного ПАВ в виде алкилсульфата и 10% от массы извести неионогенного ПАВ в виде синтанола, a после обработки отходов проводят слив отработанного раствора из демеркуризатора, его очистку от сульфида ртути и поступление в накопительную емкость, из которой очищенный раствор подают на приготовление промывочной жидкости.

Описание изобретения к патенту

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

Известен способ демеркуризации ртути путем перевода ее в нетоксичную природную форму - сульфид ртути. В качестве демеркуризаторов используют сульфиды щелочных металлов, полисульфид кальция, гидросульфид натрия, тиосульфат натрия, серу и др. [Пугачевич П.П. Работа с ртутью в лабораторных условиях. - М.: 1972, с.304].

Недостатком данного способа является небольшая скорость реакции перевода ртути в нерастворимую форму, недостаточно эффективная десорбция ртути с поверхности изделий, невозможность использования данного способа для утилизации изделий.

Наиболее близким техническим решением, принятым за прототип, является способ утилизации ртутьсодержащих изделий [Патент RV 2083709, кл. C22B 43/00 от 10.07.1997].

Суть изобретения заключается в следующем: при демеркуризации изделий, содержащих ртуть, разрушение и обработку изделий проводят под слоем водного раствора полисульфидов кальция с содержанием серы 50-90 г/л при температуре 20-45 °C, а промывку отходов проводят водным раствором полисульфидов кальция с содержанием серы 20-40 г/л при комнатной температуре.

Недостатком данного способа является отсутствие замкнутого цикла работы, использование полисульфидов кальция (известково-серного отвара), который неустойчив при хранении (разлагаясь с выделением дисперсной серы), а также неполнота десорбции ртути (люминофора) с поверхности стеклоизделий.

Техническим результатом предлагаемого способа является обеспечение полноты десорбции ртути (люминофора) с поверхности стеклоизделия, предотвращение разложения полисульфида кальция, а также обеспечение замкнутого цикла работы.

Технический результат достигается тем, что демеркуризационный раствор получают путем синтеза полисульфида кальция, образующегося в демеркуризаторе при температуре 50°C из извести и серы при соотношении 1:2 с концентрацией серы 51-100 г/л, при этом в раствор добавляют 5% от массы извести анионактивного ПАВ в виде алкилсофата и 10% от массы извести неионогенного ПАВ в виде синтанол (оксиэтилированный спирт).

Отличительным признаком предлагаемого способа является устранение разложения полисульфида кальция за счет его непосредственного синтеза в демеркуризаторе, обеспечение полноты десорбции ртути (люминофора) с поверхности стеклоизделия за счет ввода в демеркуризационный раствор анионактивного ПАВ в виде алкилсульфата и неионогенного ПАВ в виде синтанола (оксиэтилированного спирта). Кроме того, в предложенном способе по сравнению с известным, обеспечивается замкнутый цикл работы, что обеспечивает его высокую экологическую безопасность.

Сопоставительный анализ предлагаемого и известного способа представлен в таблице 1. Одним из отличительных признаков в предлагаемом способе являются принципиально новые технологические операции синтеза полисульфида кальция в демеркуризаторе из извести и серы и ввода в демеркуризационный раствор анионактивного ПАВ в виде алкинсульфата и неионогенного ПАВ в виде синтанола (оксиэтилированного спирта). В предлагаемом способе также предусмотрены технологические операции слива отработанного раствора из демеркуризатора, его очистки от сульфида ртути и поступления в накопительную емкость, из которой очищенный раствор подается на приготовление промывочной жидкости. С этой целью для приготовления промывочной жидкости предварительно определяется концентрация содержания серы и рассчитывается количество воды, которое необходимо добавить к отработанному раствору из демеркуризатора, чтобы содержание серы составило 25-45 г/л. После технологической операции промывки раствора при комнатной температуре отработанный промывочный раствор после фильтрации поступает в накопительную емкость для дальнейшего использования в виде добавки к раствору из демеркуризатора для получения свежего промывочного раствора. Таким образом, одним из отличительных признаков предложенного способа в сравнении с известным является обеспечение замкнутого технологического цикла, обеспечивающего его высокую экологическую эффективность (таблица 1).

В предлагаемом способе определены оптимальные временные параметры демеркуризации изделий с использованием оптимальных количеств анионактивного ПАВ в виде алкилсульфата и неионогенного ПАВ в виде синтанола (таблица 2).

Таблица 2
№	Синтанол (оксиэтилированный спирт), % от массы извести	Алкилсульфат, % от массы извести	Время, мин
1	4	8	37
		9	35
		10	33
		11	34
		12	36
2	5*	8	32
		9	31
		10*	30*
		11	32
		12	33
3	6	8	34
		9	33
		10	32
		11	35
		12	37
* - оптимальный вариант

При оптимальном содержании алкилсульфата и синтанола с учетом оптимального времени обработки изделий раствором, равному 30 минутам, определены оптимальное соотношение извести и серы в растворе, а также его температура нагрева (таблица 3). При данных технологических параметрах остаточное содержание ртути на поверхности отходов стеклобоя составляет 3,0·10^-4 (0,0003) мг/г, что удовлетворяет требованиям нормативных документов.

Таблица 3
№	Соотношение извести и серы	Концентрация серы 50-100 г/л	Температура, °C	Остаточное содержание ртути, мг/л · 10-4
1	1:1	25-50	40	5,3
			50	5,1
			60	5,0
		51-100	40	4,7
			50	4,5
			60	4,2
		101-150	40	4,4
			50	4,1
			60	3,9
2	1:2*	25-50	40	3,6
			50	3,2
			60	3,4
		51-100*	40	3,2
			50*	3,0
			60	3,1
		101-150	40	3,3
			50	3,0
			60	3,2
3	1:3	25-50	40	4,2
			50	4,4
			60	3,5
		51-100	40	3,9
			50	3,6
			60	3,5
		101-150	40	4,1
			50	3,8
			60	3,7
* - оптимальный вариант при оптимальном времени 30 мин и содержании 5% синтанола и 10% алкилсульфата

Пример

В демеркуризатор загружаются люминесцентные лампы, смесь извести и серы в соотношении 1:2 и растворы анионактивного ПАВ-алкилсульфата (или алкилсульфоната натрия) и неионогенного ПАВ-синтанола (оксиэтилированный спирт общей формулы RO(CH₂CH₂O)_n H). Содержание анионактивного ПАВ в растворе составляло 5% от массы введенной в демеркуризатор извести. Содержание неионогенного ПАВ в растворе составляло 10% от массы введенной в демеркуризатор извести.

После введения в герметичный демеркуризатор вышеуказанных компонентов производился нагрев смеси до 50°C с одновременным измельчением люминесцентных ламп под слоем демеркуризационного раствора.

Отработанный раствор сливается из демеркуризатора, очищается от сульфида ртути и поступает в накопительную емкость.

Очищенный от сульфида ртути отработанный раствор в дальнейшем используется для приготовления промывочной жидкости.

Перед приготовлением промывочной жидкости в отработанном растворе предварительно определяется концентрация серы и рассчитывается количество воды, которое необходимо добавить к отработанному раствору, чтобы содержание серы составило 25-45 г/л.

Отходы промывают при комнатной температуре.

Отработанный промывочный раствор после фильтрации поступает в накопительную емкость.

Из накопительной емкости отработанный промывочный раствор в дальнейшем используется как добавка к раствору из демеркуризатора для получения свежего промывочного раствора. После промывки отходы сушатся, сортируются и поступают на склад (стекло, металлы, сульфид ртути или смесь сульфида ртути с люминофором).

Контроль остаточного содержания ртути.

Качество предложенного способа характеризуется остаточным содержанием ртути на поверхности отходов стеклобоя.

Остаточное содержание ртути на поверхности отходов стеклобоя определяли по стандартной методике в соответствии с требованиями ГОСТ Р 51768-2001 «Методика определения ртути в ртутьсодержащих отходах».

Остаточное содержание ртути на поверхности отходов стеклобоя люминесцентных ламп составляла 3,0·10^-4 (0,0003) мг/г.

Таким образом, предложенный способ - это замкнутый технологический цикл, в котором измельчение люминесцентных ламп происходит в растворе полисульфидов кальция, образующихся при взаимодействии серы с известью. Это предотвращает попадание паров ртути в атмосферу. Способ предусматривает отсутствие попадания в канализацию даже минимального стока отработанной воды. В связи с вышеизложенным предложенный способ является экологически чистым и высокоэффективным производством.