DE4125417C1 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Recycling von Leuchtstofflampen, Hochdruckentladungslampen und Thermome­ tern nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und eine Vorrich­ tung zur Durchführung des Verfahrens.

Entladungslampen und Thermometer enthalten vor allem Queck­ silber als umweltrelevantes Element. Ausgebrannte Entla­ dungslampen und funktionsuntüchtige Thermometer werden deshalb als Sondermüll eingestuft und entweder auf Sonder­ mülldeponien oder mit Hilfe von Recyclingverfahren ent­ sorgt. Quecksilber, das in nahezu allen Entladungslampen und Thermometern enthalten ist, stellt aufgrund seiner be­ sonderen Umweltbelastung ein Problem bei der Entsorgung dar.

Verfahren zum Recycling von Entladungslampen bemühen sich um eine Zerlegung der Lampen zur Verringerung ihres Volu­ mens sowie um ein Abtrennen bzw. partielles Abtrennen des Quecksilbers von den Lampenbestandteilen.

In der Offenlegungsschrift DE 39 09 380 A1 ist ein Verfah­ ren beschrieben, bei dem Entladungslampen unter Flüssig­ keitsabschluß zertrümmert werden. Der Leuchtstoff wird durch mechanisches Rühren der Trümmer vom Glasbruch ge­ trennt und geht als Suspension in die Flüssigkeit über. Anschließend erfolgt durch fraktioniertes Sieben eine Trennung des Glasbruchs von den Lampenkappen und der Flüs­ sigkeit. Der quecksilberhaltige Leuchtstoff wird durch Sedimentation aus der Flüssigkeit entfernt.

Nachteilig an diesem Verfahren ist es, daß in die Flüssig­ keit überführtes Quecksilber nicht wieder aus dieser ent­ fernt wird. Dies hat eine Kontamination der Siebfraktionen, des Leuchtstoffes und der Flüssigkeit mit Quecksilber zur Folge. Weiter wird der quecksilberhaltige Leuchtstoff nicht in Quecksilber und Leuchtstoff getrennt. Das Problem einer Entsorgung des Quecksilbers wird nicht gelöst, sondern lediglich verlagert.

Den bekannten Naßverfahren zum Recycling von Entladungslam­ pen gelingt es nicht, eine Trennung des Quecksilbers und des Leuchtstoffes von den festen Lampenbestandteilen und weiter eine Trennung des Quecksilbers und des Leuchtstoffes zu erzielen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Naßverfahren und eine Vorrichtung zum Recycling von Leuchtstofflampen, Hochdruckentladungslampen, Thermometern und deren Bruch zu schaffen, derart, daß die Bestandteile der genannten Objek­ te im wesentlichen vollständig von Quecksilber befreit werden sowie eine Trennung von Quecksilber, Leuchtstoff und Waschflüssigkeit bewirkt wird.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die festen, flüssigen und gasförmigen Lampenbestandteile in innigen Kontakt mit einer ein chemisches Reduktionsmittel enthaltenden Waschflüssigkeit gebracht werden. Die Wasch­ flüssigkeit mit emulgierten und suspendierten Lampeninhalts­ stoffen wird anschließend zur weiteren Bearbeitung in einer Zentrifuge, in der sich eine wenig wasserlösliche Flüssig­ keit mit Dichtewerten größer/gleich der Dichte des Leucht­ stoffes und kleiner/gleich der Dichte des Quecksilber befindet, zentrifugiert. Quecksilber, Leuchtstoff und gereinigte Waschflüssigkeit werden der Zentrifuge getrennt entnommen.

Die erfindungsgemäße Lösung bewirkt eine im wesentlichen vollständige Ablösung des Quecksilbers von den Lampenbe­ standteilen bzw. Thermometerresten und eine Trennung von Quecksilber, Leuchtstoff und Waschflüssigkeit. Dadurch stehen die genannten Teile und Stoffe für eine Wiederverwer­ tung im Stoffkreislauf zur Verfügung.

Nach Zertrümmerung der Entladungslampen bzw. Thermometer in der reduzierenden Waschflüssigkeit liegt Quecksilber in der Hauptmenge flüssig koaguliert als Emulsion sowie in geringe­ ren Mengen in atomarer Form und/oder chemisch gelöst vor.

Durch das in der Waschflüssigkeit gelöste Reduktionsmittel werden alle nichtmetallischen Zustandsformen des Lampen­ quecksilbers in eine metallisch flüssige Form überführt, die durch Koagulation zu größeren Quecksilberkugeln führt, die technisch besser abtrennbar sind. Der Anteil des in atomarer Form vorliegenden und/oder chemisch gelösten Queck­ silbers wird auf diese Weise in entscheidendem Maße zurück­ gedrängt. Die reduktive Waschflüssigkeit ermöglicht eine Abtrennung des Quecksilbers von den Lampenbestandteilen.

Die Trennung des koagulierten Quecksilbers und des suspen­ dierten Leuchtstoffes von der Waschflüssigkeit erfolgt in einer Zentrifuge, in der sich eine wenig wasserlösliche Flüssigkeit mit Dichtewerten im wesentlichen zwischen der Dichte des Leuchtstoffes und der Dichte des Quecksilbers befindet. Bei Rotation der Zentrifuge bildet die Flüssig­ keit hoher Dichte unter der Waschflüssigkeit einen flüssi­ gen Hohlzylinder. Während der Leuchtstoff aufgrund seiner geringeren Dichte und/oder Oberflächenspannungseffekten die Flüssigkeit hoher Dichte nicht passieren kann, durchdringt das spezifisch schwerere Quecksilber den Hohlzylinder und sammelt sich am Außenmantel der Zentrifuge.

Von dort wird das Quecksilber aus der Zentrifuge abgezogen. Der Leuchtstoff sammelt sich am Innenmantel des Hohlzylin­ ders aus Flüssigkeit hoher Dichte und wird von dort mittels einer Schnecke ausgebracht. Der verbliebene geringe Anteil in atomarer Form vorliegenden und/oder chemisch gelösten Quecksilbers wird entweder durch Temperaturerniedrigung der Waschlösung der Koagulation zugeführt oder in einer Elektro­ lysezelle kathodisch abgeschieden. Die Elektrolyse ist auf die Abscheidung niederer Ionenkonzentrationen ausgelegt, um möglichst viel der noch vorhandenen geringen Mengen Quecksilbers aus der Waschflüssigkeit zu entfernen. Die derart gereinigte Waschflüssigkeit wird im Kreislauf ge­ führt.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Lösung werden als Reduktionsmittel niedrighomologe Alkana­ le, insbesondere Acetaldehyd und/oder Ketosäuren mit 3-10 C-Atomen im Molekül, etwa Brenztraubensäure, verwendet. Die Reduktionsmittel liegen in der Waschflüssigkeit homogen verteilt mit einer Volumenkonzentration zwischen 0,5 und 10 Prozent, insbesondere 1 Prozent, vor.

Die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens besteht aus einer Eingabeeinheit, einer hermetisch dichten Kammer, einem Förderelement, einer Dekanterzentrifuge, einer Sieb­ vorrichtung und einer Elektrolysezelle.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Dekanterzentrifuge erfolgt der Austrag des festen Bestandteils Leuchtstoff mit der eingebauten Schnecke am Innenmantel des Hohlzylin­ ders der Flüssigkeit mit hoher Dichte. Die flüssigen Be­ standteile Quecksilber und Waschflüssigkeit werden ober­ halb oder unterhalb des Hohlzylinders separat über Schleu­ sen aus der Dekanterzentrifuge abgeleitet.

Die Erfindung soll nachfolgend anhand der Zeichnungen in Beispielen näher erläutert werden.

Es zeigen:

Fig. 1 die erfindungsgemäße Vorrichtung bei der das Brechen unter Versprühen der Waschflüssigkeit erfolgt

Fig. 2 die erfindungsgemäße Vorrichtung bei der das Brechen innerhalb der Waschflüssigkeit erfolgt.

Beispiel 1

In der in Fig. 1 dargestellten Vorrichtung fördert die Ein­ gabeeinheit 1, zum Beispiel eine Schnecke 1 die Leuchtstoff­ lampen, Hochdruckentladungslampen, Thermometer und deren Bruch durch die Eingabeschleuse 2 in das Zerkleinerungswerk­ zeug 3. Das Zerkleinerungswerkzeug 3 ist in einer herme­ tisch dichten Kammer 16 angeordnet. An der Decke der Kammer 16 angeordnete Duschen 4, die jedes vorhandene Raumelement der Kammer 16 überstreichen, besorgen eine innige Vermi­ schung der Waschflüssigkeit 6 mit dem zu verarbeitenden Ma­ terial 8 sowie mit nicht dargestellten gasförmigen Antei­ len. Waschflüssigkeit 6 und zu verarbeitendes Material 8 sammeln sich im Sumpfraum 7.

Aus diesem befördert eine Förderschnecke 5 das zu Bruch verarbeitete Material 8 in die Siebtrommel 9. Dort wird der Leuchtstoff mittels einem aus Spüldüsen 10 austretenden Druckstrahl der Waschflüssigkeit 6 vom Bruchmaterial 8 abge­ trennt. Die Siebtrommel 9 fraktioniert das Bruchmaterial 8, das entsprechend seiner Grobheit von Sammelbehältern 18 aufgenommen wird.

Aus der Kammer 16 und der Siebtrommel 9 fließt durch Abfluß­ öffnungen Quecksilber und Leuchtstoff enthaltende Waschflüs­ sigkeit 6 ab. Die Dekanterzentrifuge 11 nimmt kontinuier­ lich Quecksilber und Leuchtstoff enthaltende Waschflüssig­ keit 6 auf. Die Rotationsgeschwindigkeit der Dekanterzentri­ fuge 11 beträgt beispielsweise 5000 Umdrehungen pro Minute.

In der Dekanterzentrifuge befindet sich eine wenig wasser­ lösliche Flüssigkeit, die eine Dichte aufweist, die zwi­ schen der Dichte des Leuchtstoffes und der des Quecksilbers liegt. Der Leuchtstoff kann diese Flüssigkeit, die sich in der Dekanterzentrifuge 11 als ein an der Außenwand anliegen­ der Hohlzylinder 12 aufbaut, nicht durchdringen. Diese Durchdringung schafft nur das Quecksilber.

Im zylindrischen Teil der Dekanterzentrifuge 11 sich außen ansammelndes Quecksilber wird über eine Schleuse aus der De­ kanterzentrifuge 11 abgezogen und von einem Sammelbehälter 18 aufgenommen.

Innerhalb der Dekanterzentrifuge 11 läuft mit geringer Dif­ ferenz zur Rotationsgeschwindigkeit der Dekanterzentrifuge 11 axial eine Schnecke 13 mit. Die Differenz der Rotations­ geschwindigkeiten beträgt beispielsweise 20 Umdrehungen pro Minute. Als Folge der Relativbewegung zwischen Schnecke 13 und Dekanterzentrifuge 11 wird Waschflüssigkeit 6 und Leuchtstoff in den konisch verjüngten Teil der Zentrifuge gedrängt. Der Leuchtstoff sammelt sich aufgrund seiner höheren Dichte mit zunehmender Festigkeit im konisch ver­ jüngten Teil der Dekanterzentrifuge 11 an, während Wasch­ flüssigkeit 6 in den zylindrischen Teil der Dekanterzentri­ fuge 11 zurückgedrängt wird. Verfestigter Leuchtstoff wird dem Ende des konisch verjüngten Teils der Dekanterzentrifu­ ge 11 entnommen und von einem Sammelbehälter 14 aufgenom­ men.

Spüldüsen 20 spülen den Leuchtstoff mit Waschflüssigkeit 6 innerhalb der Dekanterzentrifuge 11.

Waschflüssigkeit 6 fließt aus der Dekanterzentrifuge 11 kon­ tinuierlich in eine Elektrolysezelle 17. In der Elektrolyse­ zelle 17 werden Lampeninhaltsstoffe, die in der Waschflüs­ sigkeit 6 chemisch gelöst sind, an den Elektroden abgeschie­ den. Eine Pumpe 15 führt die gereinigte Waschflüssigkeit 6 mit Druck zurück zu den Duschen 4, den Spüldüsen 10 und den Spüldüsen 20.

Beispiel 2

In der in Fig. 2 dargestellten Vorrichtung werden von der Eingabeeinheit 1 die Leuchtstofflampen, Hochdruckentladungs­ lampen, Thermometer und deren Bruch durch eine Eingangs­ schleuse 2 in die mit Waschflüssigkeit 6 gefüllte Kammer 16 gefördert. Mittels eines Niederhalters 21 wird das zu verarbeitende Material 8 chargenweise mindestens 100 mm in die Waschflüssigkeit 6 getaucht. Der Schieber 22 fördert quer zur Eingaberichtung das zu verarbeitende Material 8 im getauchten Zustand in das Zerkleinerungswerkzeug 3. Das Zerkleinerungswerkzeug 3, hier ein Mahlwerk, führt die Zertrümmerung des zu verarbeitenden Materials 8 aus. Damit erfolgt die innige Vermischung aller festen, flüssigen und gasförmigen Lampeninhaltsstoffe mit der Waschflüssigkeit 6. Das Reduktionsmittel in der Waschflüssigkeit 6 bewirkt die Koagulation des feinstverteilten Quecksilbers zu größeren Kugeln. Im Mahlwerk 3 wird das übrige zu verarbeitende Material 8 derart fein vermahlen, daß keine Hohlräume verbleiben, in denen quecksilberhaltige Waschflüssigkeit 6 verschleppt werden kann.

Die Pumpe 23 fördert die Suspension/Emulsion aus Waschflüs­ sigkeit 6, vermahlenem Material 8, koaguliertem Quecksilber und Leuchtstoff in die Siebtrommel 9. Hier erfolgt die Trennung der Waschflüssigkeit 6 mit Leuchtstoff und koagu­ liertem Quecksilber vom grobem vermahlenem Material 8.

Die Waschflüssigkeit 6 mit Leuchtstoff und koaguliertem Quecksilber fließt in eine Dekanterzentrifuge 11. In der Dekanterzentrifuge 11 wird eine Zentrifugalbeschleuni­ gung größer 1 g aufgebaut, die die Trennung der Waschflüssig­ keit 6 bewirkt. Durch die Zentrifugalbeschleunigung wird in der Dekanterzentrifuge 11 ein an der Außenwand anliegender Hohlzylinder 12 aus Flüssigkeit mit einer Dichte beispiels­ weise größer 2,9 g/cm³ gebildet.

Die Zentrifugalkraft in der Dekanterzentrifuge 11 treibt allein die koagulierten Quecksilberkugeln durch die Phasen­ grenze Waschflüssigkeit 6/Hohlzylinder 12. Damit ist das koagulierte Quecksilber von allem übrigen Material abge­ trennt und wird über eine Schleuse aus der Dekanterzentrifu­ ge 11 entnommen.

Innerhalb der Dekanterzentrifuge 11 läuft mit geringer Differenz zur Drehzahl der Dekanterzentrifuge 11 axial eine Schnecke 13 mit. Die Differenz der Drehzahlen beträgt beispielsweise 30 Umdrehungen pro Minute. Als Folge der Relativbewegung zwischen Schnecke 13 und Dekanterzentrifuge 11 wird Leuchtstoff vom Innenmantel des Hohlzylinders 12 in den konisch verjüngten Teil der Zentrifuge geschoben. Spüldüsen 20 spülen den Leuchtstoff mit Waschflüssigkeit 6. Am Ende des konisch verjüngten Teiles der Dekanterzentrifu­ ge 11 erfolgt die Trennung von Waschflüssigkeit 6 und Leuchtstoff. Der Leuchtstoff fällt in Sammelbehälter 14, die Waschflüssigkeit 6 wird durch eine Elektrolysezelle 17 gepumpt.

In der Elektrolysezelle 17 werden chemisch gelöste Stoffe, einschließlich Quecksilber, an den Elektroden abgeschieden. Die damit endgereinigte Waschflüssigkeit 6 wird mittels Pumpe 15 im Kreislauf zu den Stationen Hammer 16 und den Spüldüsen 10; 20 geführt.

In der Siebtrommel 9 wird das grob vermahlene Material von anhaftendem Leuchtstoff und Quecksilber freigespült und in Sammelbehälter 18 abgefüllt.

Claims (7)

1. Verfahren zum Recycling von Leuchtstofflampen, Hoch­ drucklampen, Thermometern und deren Bruch, nach Zertrümme­ rung der genannten Teile in einer hermetisch dichten, Flüssigkeit enthaltenden Kammer und anschließender stufen­ weisen Trennung von flüssigen und festen Bestandteilen dadurch gekennzeichnet, daß

• a) die festen, flüssigen und gasförmigen Lampenbe­ standteile bei der Lampenzertrümmerung in innigen Kontakt mit einer, ein chemisches Reduktionsmittel enthaltenden Waschflüssigkeit gebracht werden,
• b) die Waschflüssigkeit mit gelösten, emulgierten und suspendierten Lampeninhaltsstoffen zur weiteren Bearbeitung in einer Zentrifuge, in der sich eine wenig wasserlösliche Flüssigkeit mit Dichtewerten größer/gleich der Dichte des Leuchtstoffes und kleiner/gleich der Dichte von Quecksilber befindet, zentrifugiert wird und
• c) Quecksilber, Leuchtstoff und gereinigte Waschflüs­ sigkeit der Zentrifuge getrennt entnommen werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Reduktionsmittel niedrighomologe Alkanale, insbesondere Acetaldehyd, und/oder Ketosäuren mit 3-10 C-Atomen im Molekül verwendet werden.

3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zentrifugalkraft auf die Dichtedif­ ferenz und die Grenzflächenspannung der verwendeten Flüssig­ keiten abgestimmt wird.

4. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß bezogen auf die Raumtemperatur für die Waschflüssigkeit die tiefst mögliche Arbeitstempera­ tur gewählt wird.

5. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Waschflüssigkeit nach Verlassen der Zentrifuge in einer Elektrolysezelle von chemisch gelösten Stoffen, insbesondere chemisch gelöstem Quecksilber, gereinigt wird.

6. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach min­ destens einem der Ansprüche 1 bis 5 gekennzeichnet durch eine Eingabeeinheit (1), eine herme­ tisch dichte Kammer (16), ein Förderelement (5; 23), eine Dekanterzentrifuge (11), eine Siebvorrichtung (9) und eine Elektrolysezelle (17).

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Dekanterzentrifuge (11) einen durch Fliehkraft aufgebauten Hohlzylinder aus einer wenig wasserlöslichen Flüssigkeit hoher Dichte aufweist.