DE4234447A1

DE4234447A1 - Umweltfreundliches und energiesparende Recycling von Lichtquellen (Amalgam-Verfahren)

Info

Publication number: DE4234447A1
Application number: DE19924234447
Authority: DE
Inventors: Rainer Schwierzke
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1992-10-13
Filing date: 1992-10-13
Publication date: 1994-04-14

Description

Ausgediente Quecksilber-Entladungslampen werden heute in der BRD nach 4 unterschiedlichen Verfahren entsorgt.

Neben 13 umweltrelevanten Elementen steht Quecksilber wegen seiner für Metalle extrem hohen Verdampfungsgeschwindigkeit im Vordergrund des Interesses an der Aufarbeitung der Entladungslampen. Rund 2/3 des in der Welt erzeugten Lichtes stammt aus Lampen die Quecksilber enthalten. Es aus diesen Lampen zu verbannen würde bedeuten, die zur Lichterzeugung verwendete Energie auf mehr als das fünffache zu steigern, und dazu wäre es notwendig, die gesamte Kraftwerksleistung um etwa 30% zu erhöhen.

Der ökologisch richtige Weg ist also, in noch größeren Umfang Entladungslampen zu verwenden und das Quecksilber aus den ausgebrannten Lampen zurück zu gewinnen. Quecksilber ist in den Lampen nur zu einem sehr geringen Teil in Dampfform enthalten, der weitaus größte Teil ist auf der Leuchtschicht kondensiert. Von den in der BRD angewendeten Verfahren sind von einer mobilen Anlage wenige technische Einzelheiten bekannt. Die anderen Verfahren wurden von der Fa. MTR in Schweden, Osram und der Fa. Elektro-Ofenbau entwickelt.

Die Anlagen von MTR und Elektro-Ofenbau GmbH arbeiten nach dem Destillationsverfahren. Bei beiden Verfahren müssen die Leuchtstofflampen nach Länge und Durchmesser geordnet angeliefert werden. Die Lampenenden werden abgesprengt, und der Leuchtstoff aus dem Lampenrohr ausgeblasen und gesammelt. Das in Dampfform enthaltene Quecksilber wird in einem Aktivkohlefilter aufgefangen.

Bei beiden Verfahren wird der Leuchtstoff in eine Destillationsanlage gebracht und bei 400-600°C bei wechselndem Druck ausgeheizt.

Die Prozeßdauer beträgt bis zu 20 Std. Beim Verfahren von Osram wird vor Abtrennung der Enden durch eine Messung festgestellt, ob die Lampe Halogenphosphat oder Dreibandenleuchtstoffe enthält. Das Meßergebnis entscheidet, ob der Leuchtstoff aufgearbeitet oder auf der Sondermülldeponie eingelagert wird. Die Unterschiede bei den bisher angewendeten Verfahren bestehen im Trennen der Materialien. Dieses geschieht vor, während und nach dem Destillationsprozeß. Der Destillationsprozeß ist dabei ein sehr kostenaufwendiger Arbeitsgang, da das Material längere Zeit unter einem sehr geringen Druck und einer Temperatur von 400 bis 650°C gehalten werden muß.

Bei den Anlagen werden die aus dem Abscheider auslaufenden Glas- und Metallteile großflächig in die Brennkammer eines Ofens gefiltert. Bei 950°C werden die an den Glas- und Metallteilen noch anhaftenden Quecksilberstäube bis auf Minimalwerte verdampft, über den Bypass eines Saugeers abgesaugt und im Aktivkohlefilter gebunden.

Diese Nachverbrennung erfordert einen zusätzlichen Energieaufwand. Die Kostenfrage ist von besonderer Bedeutung: Die Kosten für das Recycling sind heute i. a. mehr als doppelt so hoch wie die Sondermülldeponie.

Literatur

1. Zeitung für Kommunale Wirtschaft, Köln, Jahrg. 1990, Bd. 37 S. 28, Entsorgung unter Luftabschluß
2. Umweltmagazin, Würzburg, Jahrg. 1986, Bd. 15 S. 24-26, Quecksilber in Hausmüll und Klärschlamm
3. Umwelt-Technik, Zürich, Jahrg. 1991, Bd. 25, S. 18/19. In Dulliken SO besorgt die erste Schweitzer Recyclinanlage die umweltgerechte Entsorgung von Entladungslampen.
4. Umwelt und Technik, München, Jahrg. 1991, Bd. 14, S. 18/19. Unschädliche Entsorgung Hg-Gasentladungslampen und Batterien
5. Abfallwirtschaftsjournal, Berlin, Jahrg. 1990, Bd. 2, S. 694. F+E Projekt: Optimierung einer Anlage zur Entsorgung von quecksilberhaltigen Produkten
6. Entsorgungspraxis, Güterloh, Jahrg. 1989, Bd. 10, S. 484-486. Recycling von Leuchtstofflampen
7. Rohstoff Rundschau, München, Jahrg. 1990, Bd. 45, S. 727/728. Unschädliche Entsorgung

Der im Patentanspruch 1 angegebenen Erfindung liegt das Problem zugrunde, den Energieaufwand und die Umweltbelastung zu vermindern. Dieses Problem wird durch die im Patentanspruch 1 aufgeführten Merkmale "Amalgam-Verfahren" gelöst.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß die gesamte Anlage mit einem sehr geringen Energieaufwand betrieben werden kann. Das Abtrennen des Quecksilbers von dem übrigen Material (Glas, Metall, Leuchtstoffen und Quecksilber) findet in einem in sich geschlossenem System statt. Es findet weder ein Destillationsprozeß statt, noch muß eine Druckänderung herbeigeführt werden. Eine Nachverbrennung ist nicht notwendig. Es entsteht ein Kupferamalgam, das, da die Werkstoffe bekannt sind, ohne Probleme wieder getrennt werden kann.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist im Patentanspruch 2 angegeben. Durch die Benutzung einer Trommel wird die Größe der Anlage minimiert. Es ist so möglich die Anlage kostengünstig und auf geringen Raum zu betreiben. Durch Patentanspruch 3 "Umamalgamierung" wird das Problem gelöst, das Quecksilber von der Trommel abzutrennen und der weiteren Verwertung zuzuführen.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 einen Längsschnitt durch die erfindungsgemäße Anlage insbesondere die Trommel und die Lage dieser im Gehäuse.

Fig. 2 Querschnitt durch die Trommel während des Vorganges des Amalgamierens.

Fig. 3 Querschnitt durch die Trommel während des Vorganges des Umamalgamierens. "Abtrennen des Quecksilbers von der Trommel".

Es folgt die Erläuterung der Erfindung anhand der Zeichnung nach Aufbau und Wirkungsweise.

In Fig. 1 ist die Einfüllvorrichtung bzw. Schleuse mit 1 bezeichnet durch die, die dem Recycling zugeführten Leuchtstofflampen der Anlage zugeführt werden. Hierdurch wird erreicht, daß kein Quecksilberdampf aus der Anlage in die äußere Atmosphäre entweicht.

Hinter der Schleuse im Inneren der Anlage befindet sich eine Glasmühle 2, in der die Lampen zu einer Korngröße von ca. 1-2 mm zermahlen wird. Das Gehäuse 3 verhindert ein Entweichen von Quecksilberdampf. Das Gemisch aus Glas, Metall, Quecksilber und Leuchtstoffen 4 wird einer Zinktrommel 5 zugeführt. Die Trommel befindet sich in einer rotierenden Bewegung entlang der Längsachse 6.

Fig. 1 zeigt eine leichte Neigung 7 der Trommel wodurch das Material zwangsläufig die gesamte Trommel durchlaufen muß.

Fig. 2 zeigt einen Querschnitt durch die Trommel. Die Oberfläche, der Innenseite 8 wird permanent mit einem Elektrolyten besprüht 9. (NaOH/HCl 1-2%).

Damit wird erreicht, daß die Korrosionsschicht, die sich auf der Oberfläche der Trommel bildet, durchbrochen wird.

Durch den Elektrolyten wird gewährleistet, daß sich das in dem Gemisch 10 befindliche Quecksilber mit dem Zink der Trommel verbindet. Es entsteht ein Zinkamalgam. Das Quecksilber ist fest mit der Trommel verbunden. Das Material, das die Trommel durchlaufen hat, ist frei von dem umweltrelevanten Werkstoff Quecksilber und kann dem weiteren Recycling zugeführt werden.

Bei einer Trommelgröße von 40 cm Durchmesser und 100 cm Länge ist nach einem Durchsatz von ca. 18 000 Lampen die Oberfläche 11 der Trommel mit Quecksilber gesättigt.

Das Quecksilber das innen an der Trommeloberfläche haftet wird in der nächsten Phase wieder von dem Trägermaterial (Zink) abgetrennt. Das Problem des Abtrennens wurde gelöst durch die Erfindung das Quecksilber auf ein anderes Trägermaterial zu übertragen. Dieses Abtrennen geschieht mit der Hilfe von Kupferpulver, Fig. 3.

Ebenso wie das Glas wird nun Kupferpulver 12 durch die rotierende Trommel 13 geleitet. Die Trommel wird weiterhin mit einem Elektrolyten eingesprüht. Das Quecksilber 14, das an der Innenseite der Trommel haftet, löst sich vom Zink und bildet mit dem Kupfer ein Kupferamalgam.

Die Trommel ist danach quecksilberfrei und der Vorgang kann von neuem beginnen. In Fig. 1 ist dargestellt wie das Kupferpulver 15 ebenso wie das Glasgemisch nach Durchlauf der Trommel diese verläßt. Das Amalgam wird nach Verlassen der Trommel in einen abgeschlossenen Behälter geleitet, so daß keine Quecksilberdämpfe entweichen können. Für das Kupferamalgam bietet sich eine elektrolytische Trennung an. Die anderen Stoffe "Glas, Metall" können gefahrlos weiterverarbeitet werden.

Claims

1. Umweltfreundliches und energiesparendes Recycling von quecksilberhaltigen Lichtquellen nach dem Amalgam-Verfahren.

2. Trommel-Verfahren nach Patentanspruch 1. Das zu entsorgende Material wird durch eine Trommel geleitet, wobei die Oberfläche der Innenseite mit Hilfe eines Elektrolyten amalgamiert wird.

3. Umamalgamierung nach Patentanspruch 1. Das in der Trommel anhaftende Quecksilber wird mit einem Metallpulver (Cu, Al) wieder von der Trommel abgelöst. Das so entstandene Amalgam kann in einem abgeschlossenen Behälter der weiteren Verarbeitung zugeführt werden. Da das Volumen der Lampen um ein Vielfaches minimiert wurde, entfallen aufwendige Transporte.