CZ305462B6

CZ305462B6 - Zařízení ke zpracování vyřazených světelných zdrojů

Info

Publication number: CZ305462B6
Application number: CZ2013-629A
Authority: CZ
Inventors: Bohumil Hrnčíř
Original assignee: Recyklace Ekovuk, A.S.
Priority date: 2013-08-15
Filing date: 2013-08-15
Publication date: 2015-10-07
Also published as: CZ2013629A3

Abstract

Zařízení ke zpracování vyřazených světelných zdrojů, především úsporných žárovek a jim podobných světelných zdrojů s obsahem toxických prvků, zejména rtuti a luminoforu, sestává z rámu (1), ke kterému je připojeno rotační těleso (2) s rotačním sítem (3) s krytem (4) pro autogenní destrukci pouze skleněných částí vyřazených světelných zdrojů a jejich očištění od toxických prvků a luminoforu, přičemž v rotačním tělesu (2) je osazena děrovaná odsávací trubka (9) pro odsávání luminoforu a rtuti. Děrovaná odsávací trubka (9) je propojena s odsávací jednotkou a uzavřeným obalem pro shromažďování uvolněného luminoforu a rtuti. Pod rotačním sítem (3) jsou umístěny alespoň dvě sběrné nádoby (18) pro čisté sklo a patice.

Description

Zařízení ke zpracování vyřazených světelných zdrojů

Oblast techniky

Vynález se týká zařízení ke zpracování vyřazených světelných zdrojů, především úsporných žárovek, neonových trubic, nelineárních zářivek a jim podobných světelných zdrojů s obsahem toxických prvků, zejména rtuti a luminoforů.

Dosavadní stav techniky

Světelné zdroje s obsahem rtuti tvoří zejména lineární zářivky, nelineární zářivky, solární a LCD trubice, neonové trubice, úsporné žárovky, sodíkové, rtuťové a halogenidové výbojky, které jsou běžně používány v domácnostech i průmyslu. Z hlediska jejich výskytu a možností zpracování lze vyřazené světelné zdroje s obsahem rtuti rozdělit do dvou základních skupin.

Za prvé lineární zářivky (FL-fluorescenční lampy), které tvoří cca 80 % výskytu. Tvarově se liší pouze délkou a průměrem. Obsahují měkké sodnovápenaté sklo, mosazené kolíčky, malé množství pertinaxu, hliníkové patice a luminofor, kontaminovaný nízkým obsahem rtuti. Sbírají a zpracovávají se odděleně od ostatních typů světelných zdrojů.

Za druhé HID zdroje (vysoce intenzivní výboj), tvoří cca 20 % výskytu a zahrnují širokou škálu světelných zdrojů, jako jsou rtuťové, halogenidové a sodíkové výbojky, obloukové trubice, úsporné žárovky - CFL-kompaktní úsporné fluorescenční lampy. Konstrukčně i materiálovým složením se velmi liší. Ve výskytu jsou zdroje o hmotnosti 50 gramů až 2000 g, různých tvarů a velikostí. Patice je mosazná, z poniklovaného železa nebo hliníková a liší se rozměrem podle příkonu zdroje, sklo je měkké nebo tvrdé s přísadou bóru, rtuť je obsažena v hořáku u výbojek nebo v luminoforů u CFL nebo obloukových trubic.

Po ukončení životnosti světelných zdrojů je nutné s nimi nakládat, vzhledem k obsažené rtuti, jako s nebezpečnými odpady. Podle zákona o odpadech č. 185/01 Sb., účinného od 1. 1. 2002 a prováděcích předpisů k tomuto zákonu, je nutné zajistit materiálové využití při recyklaci vyřazených světelných zdrojů ve výši minimálně 80 %.

Ve vyspělých státech EU se zavedené recyklační technologie zaměřují zejména na přepracování vyhořelých lineárních zářivek s cílem využít jednotlivé složky jako druhotné suroviny. HID světelné zdroje se recyklují v menší míře a nabídka zařízení je skromnější. Důvodem je podstatně menší výskyt HID zdrojů, velká konstrukční a materiálové rozmanitost jednotlivých druhů a typů HID zdrojů, problémy s výstupní kvalitou produktů a tím i jejich uplatněním jako druhotné suroviny.

Používané technologie lze rozdělit do dvou skupin. Technologie drcení světelných zdrojů a následné třídění a úprava produktů a technologie postupné demontáže a následné úpravy vznikajících produktů.

Technologie drcení zářivek se provádí v podtlaku na šnekovém drtiči nebo na kladivovém mlýně, případně na válcovém mlýně ap. Následné třídění drtě se provádí buď za sucha při použití vibračních nebo bubnových sít nebo za mokra při použití poměrně náročných fyzikálně-chemických metod.

Produkty suchého třídění jsou patice celé, nebo částečné zbavené tmelu a vnitřního skla, sklo znečištěné drátky, kartitem, mosaznými kolíky a pod. a luminofor, kontaminovaný rtutí v rozmezí 0,1 až 0,4 % hmotn.

- 1 CZ 305462 B6

Při mokrém třídění zářivkové drtě se zářivková drť promývá kyselou vodou v bubnové pračce. Hrubší podíly vystupující z pračky se dělí magnetickou separací a dalšími fyzikálními postupy na sklo a kovy. Kalová frakce se dekantuje, ze slivu se odstraňuje rtuť cementací a odpadní voda se používá v uzavřeném okruhu zpět na praní. Zhuštěný kal se mísí se suchými úlety a technicky zpracovává. Z pražence se oddělují kovy vzácných zemin. V porovnání s procesem suchého třídění se získá zhruba stejný objem druhotných surovin, tj. 90 až 95 %, jejich kvalita a tím i možnosti uplatnění jsou však nízké. Produkty mokrého třídění jsou o něco kvalitnější, avšak za cenu značně vyšších nákladů. Pro odstranění rtuti z luminoforu se běžně používá termická metoda nebo chemická stabilizace s následným uložením odpadu na skládky. Výjimečně bylo povoleno dočasné ukládání kontaminovaného podílu do vytěžených solných dolů, např. v Německu. Obecně je možné konstatovat, že tento proces je investičně nákladný, energeticky náročný a kvalita vzniklých produktů je nízká.

Technologie postupné demontáže s následnou úpravou separovaných produktů spočívá v oddělení některých podstatných částí světelného zdroje, např. patic, před drcením a tříděním. Oddělení patic z odpadu se provádí například místním ohřátím a prudkým ochlazením skla - tepelný šok, s následným profouknutím zbylé zářivkové trubice za účelem odstranění luminoforu. Profouknuté trubice však nejsou úplně čisté a sklo po rozdrcení se dočišťuje na sítech nebo na speciálním zařízení s fluidním ložem a vibračními impulzy. Rovněž se používá k odřezání patic lineárních zářivek brusných kotoučů a tělo zářivky se čistí rotačními kartáči. Kvalita získaného skla je potom vyšší. Po rozdělení odpadu zářivek na sklo, patice a luminofor je potom možno získat pomocí klasických úpravárenských metod jako magnetická separace, drcení, síťování, vzdušné třídění ap. čisté produkty, využitelné jako druhotné suroviny.

Při použití speciálních zařízení na postupnou demontáž světelných zdrojů do původních komponent, například lineárních zářivek, se získávají kvalitní produkty při vysoké kapacitě zpracování. Pro úsporné zářivky a jim podobné odpady však takové zařízení není k dispozici. Důvodem je jejich relativně nízký výskyt a konstrukční řešení těchto zdrojů, zahrnující širokou škálu rozměrově odlišných druhů a typů. Řídce používaná postupná ruční demontáž poskytuje kvalitní produkty zpracování, kapacitně a nákladově je však pro průmyslové využití nevyhovující. Zpracováním světelných zdrojů do druhotných surovin za rok 2003 se získalo cca 12.000 tun skla, 670 tun kovů, 350 tun plastů, 100 tun čistého fosforu 0,5 tun rtuti.

Podstata vynálezu

Výše uvedené nedostatky jsou do značné míry odstraněny zařízením ke zpracování vyřazených světelných zdrojů, především úsporných žárovek a jim podobných světelných zdrojů s obsahem toxických prvků, zejména rtuti a luminoforu, podle tohoto vynálezu. Jeho podstatou je rám, ke kterému je připojeno rotační těleso s rotačním sítem s krytem pro autogenní destrukci pouze skleněných částí vyřazených světelných zdrojů ajejich očištění od toxických prvků a luminoforu. V rotačním tělesu je osazena děrovaná odsávací trubka pro odsávání luminoforu a rtuti. Děrovaná odsávací trubka je propojena s odsávací jednotkou a uzavřeným obalem pro shromažďování uvolněného luminoforu a rtuti.

Rám a/nebo rotační těleso jsou s výhodou opatřeny výškově nastavitelnými patkami. Pod rotačním sítem jsou umístěny alespoň dvě sběrné nádoby pro čisté sklo a patice. K rotačnímu tělesu je připojena násypka s hydraulickým vyklápěčem s pohonnou hydraulickou jednotkou. Zařízení je s výhodou opatřeno opláštěním, pro zamezení úniku škodlivin do okolního prostředí a pro jejich dokonalé odsávání.

Při rotačním pohybu zařízení dochází k autogenní destrukci pouze skleněných částí vyřazených světelných zdrojů s obsahem rtuti. Jejich omíláním při rotačním pohybu se ze skla uvolňuje luminofor a rtuť, které jsou z vnitřního prostoru rotačního zařízení odváděny pomocí děrované trubky napojené na odsávací zařízení do neprodyšného obalu mimo zařízení. Patice světelných zdrojů

-2CZ 305462 B6 zůstávají nepoškozené a po změně směru otáčení rotačního tělesa jsou na výstupním sítu ze zařízení odděleny od čistého skla, zbaveného luminoforu.

Výhodou navrženého technického řešení jsou tak přímo využitelné kvalitní produkty zpracování jako sklo a patice, odsátý luminofor s nízkým obsahem rtuti se dále využívá na výrobu kovů vzácných zemin a rtuti. Navržený proces zpracování nebezpečného odpadu s obsahem rtuti je ekologicky nezávadný. Navržený způsob dávkování odpadu zaručuje těsnost vstupního otvoru rotačního zařízení a celé zařízení pracuje v podtlaku, vytvořeném koncovým ventilátorem vzduchotechnické odsávací jednotky osazené filtry pro zachycení luminoforu a zbytkových obsahů rtuti z odsávaného vzduchu. Obsluha zařízení a pracovní ani okolní prostředí tak nemůžou být kontaminovány škodlivinami z výrobního procesu. Výhodou navrženého postupu je dále vysoká provozní kapacita zpracování a vysoká účinnost recyklace odpadu do druhotných surovin, přesahující 90 % vstupní hmotnosti odpadu. Oproti obdobným zařízením na zpracování odpadů s obsahem rtuti, které využívají známé drticí technologie, odpadá podle navrženého postupu nutnost demerkurizace rtutí kontaminovaných produktů zpracování termickým procesem, což významně snižuje investiční a provozní náklady. Výhodou navrženého technického řešení je zpracování odpadu a roztřídění vzniklých produktů vjednom zařízení, jednoduchost tohoto zařízení, jeho dlouhodobá životnost a snadná obsluha.

Objasnění výkresu

Vynález bude blíže osvětlen a konkrétním příkladu provedení s pomocí výkresu, na kterém znázorňuje obr. 1 příkladné zařízení v nárysu, na obr. 2 v bokorysu a na obr. 3 v půdorysu.

Příklad uskutečnění vynálezu

Zařízení podle obr. 1 až 3 sestává z rámu i, na kterém je umístěno sklopné rotační těleso 2 opatřené rotačním sítem 3 s krytem 4, jejichž osa rotace je ve vodorovném směru. Před rotačním sítem 3 jsou umístěny výsypky na produkční sklo a další výstupky 5 na patice. Vyřazené světelné zdroje s obsahem rtuti jsou umístěny na paletě 19 ve vstupní sběrné nádobě 18 a do zařízení se dávkují pomocí hydraulického vyklápěče 6, poháněného hydraulickou jednotkou 14 ovládanou pákou 13 hydrauliky, přes násypku 7, připevněnou na držáku 8 násypky 7. V rotačním tělese 2 je umístěna děrovaná odsávací trubka 9, připevněná na držáku 10 trubky 9 a vyvedená potrubím do odsávací jednotky, kde se v uzavřeném obalu shromažďuje z odpadu uvolněný luminofor a rtuť. Celé zařízení je zakrytováno opláštěním 11, 12, které zamezuje úniku škodlivin do okolního prostředí a zároveň umožňuje jejich dokonalé odsávání - případně uniklý plyn se shromažďuje mezi tělesem 2 a opláštěním, odkud je rovněž odsáván. Pomocí nastavitelných patek 16 se upravuje požadovaný sklon zařízení pro bezproblémový výpad produkčního skla a patic, vytříděných na rotačním sítě 3 do výstupních sběrných nádob 18, rovněž umístěných na paletách 19. Zařízení je ovládáno pomocí tlačítek na rozvaděči 15, kde se zapíná hydraulická jednotka, odsávací jednotka, pohon rotačního tělesa 2, zpětný chod rotačního tělesa 2 pro výpad produktů a nastavitelný časový spínač pro automatickou regulaci doby chodu zařízení.

Funkce navrženého zařízení je jednoduchá. Pomocí hydraulicky ovládaného dávkovače se odpad umístí do rotačního tělesa 2 a po ukončení zvolené doby zdržení, řádově v minutách, se produkty zpracování oddělí na výstupním rotačním sítu 3. Odsátý luminofor se shromažďuje odděleně v zásobníku vzduchotechnické jednotky. Celý technologický proces probíhá vjednom zařízení. Kapacita zpracování je 350 kg/hod, to je cca 3500 ks/hod úsporných žárovek a jim podobných odpadů.

-3CZ 305462 B6

Průmyslová využitelnost

Zařízení podle tohoto vynálezu lze využít všude tam, kde jsou zpracovávány vyřazené světelné zdroje s obsahem rtuti, zejména úsporné žárovky a jim podobné odpady.

PATENTOVÉ NÁROKY

Claims

1. Zařízení ke zpracování vyřazených světelných zdrojů, především úsporných žárovek a jim podobných světelných zdrojů s obsahem toxických prvků, zejména rtuti a luminoforu, vyznačující se tím, že sestává z rámu (1), ke kterému je připojeno sklopné rotační těleso (2) s rotačním sítem (3) s krytem (4) s osou rotace umístěnou ve vodorovném směru, pro autogenní destrukci pouze skleněných částí vyřazených světelných zdrojů a jejich očištění od toxických prvků a luminoforu, přičemž v rotačním tělesu (2) je osazena děrovaná odsávací trubka (9) pro odsávání luminoforu a rtuti.

2. Zařízení podle nároku 1, vyznačující se tím, že děrovaná odsávací trubka (9) je propojena s odsávací jednotkou a uzavřeným obalem pro shromažďování uvolněného luminoforu a rtuti.

3. Zařízení podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že rám (1) a/nebo rotační těleso (2) je opatřeno výškově nastavitelnými patkami (16).

4. Zařízení podle kteréhokoli z předchozích nároků, vyznačující se tím, že pod rotačním sítem (3) jsou umístěny alespoň dvě sběrné nádoby (18) pro čisté sklo a patice.

5. Zařízení podle kteréhokoli z předchozích nároků, vyznačující se tím, že k rotačnímu tělesu (2) je připojena násypka (7) s hydraulickým vyklápěčem (6) s pohonnou hydraulickou jednotkou.

6. Zařízení podle kteréhokoli z předchozích nároků, vyznačující se tím, že je opatřeno opláštěním (11,12), pro zamezení úniku škodlivin do okolního prostředí.

1 výkres

Λ