RU2231856C2

RU2231856C2 - Process of recovery of mercury from mercury-vapor lamps and articles containing mercury or mercury vapors

Info

Publication number: RU2231856C2
Application number: RU2002123685/09A
Authority: RU
Inventors: А.К. Балыко (RU); А.К. Балыко; А.Н. Королев (RU); А.Н. Королев; В.С. Морозов (RU); В.С. Морозов; В.А. Мальцев (RU); В.А. Мальцев; В.Ф. Осипов (RU); В.Ф. Осипов
Original assignee: Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-производственное предприятие "Исток"
Priority date: 2002-09-05
Filing date: 2002-09-05
Publication date: 2004-06-27
Also published as: RU2002123685A

Abstract

FIELD: electrical engineering.

SUBSTANCE: technical objective of proposed invention lies in decreased danger of contamination and environmental pollution with mercury vapors and in enhanced quality of recovery of mercury from mercury-vapor lamps which are achieved as puncture of lamps and collection of mercury in special vessel are conducted after lamp cooling in liquid nitrogen to temperature lying beneath mercury crystallization in the course of 1-3 min.

EFFECT: decreased danger of contamination and environmental pollution with mercury vapors.

Description

Изобретение относится к различным технологическим процессам, а именно к способам извлечения ртути из ртутных ламп и изделий, содержащих ртуть.The invention relates to various technological processes, in particular to methods for extracting mercury from mercury lamps and articles containing mercury.

Ртутная лампа представляет собой герметически закрытую с двух сторон стеклянную трубку, заполненную ртутью или парами ртути при пониженном или повышенном давлении внутри стеклянной трубки. Подобную конструкцию имеют и другие изделия, содержащие ртуть.A mercury lamp is a glass tube hermetically sealed on both sides, filled with mercury or mercury vapor at reduced or increased pressure inside the glass tube. Other mercury containing products have a similar design.

Ртуть - высокотоксичное вещество - относится к 1 классу опасных веществ. Поскольку пары ртути вредны для здоровья человека и окружающей среды, то поиск более совершенных способов извлечения ртути из ртутных ламп и изделий, содержащих ртуть или пары ртути, отслуживших свой срок, представляется весьма актуальным и жизненно важным.Mercury - a highly toxic substance - belongs to the 1st class of hazardous substances. Since mercury vapors are harmful to human health and the environment, the search for more advanced ways to extract mercury from mercury lamps and products containing mercury or mercury vapors that have served their life seems to be very relevant and vital.

Известен способ извлечения ртути из ртутных ламп и изделий, содержащих ртуть, включающий следующие основные операции:A known method of extracting mercury from mercury lamps and products containing mercury, including the following basic operations:

- разгерметизацию лампы либо изделия;- depressurization of the lamp or product;

- сбор ртути в специальном резервуаре.- collection of mercury in a special tank.

Такой способ достаточно прост и не требует больших затрат.This method is quite simple and does not require large expenses.

Недостатком этого способа является значительное загрязнение окружающей среды непосредственно парами ртути во время разгерметизации лампы либо изделия, а также за счет капель ртути, остающихся на стенках стеклянной трубки.The disadvantage of this method is significant environmental pollution directly with mercury vapor during the depressurization of the lamp or product, as well as due to drops of mercury remaining on the walls of the glass tube.

Известен способ извлечения ртути из ртутных ламп и изделий, содержащих ртуть - прототип, включающий в себя следующие основные операции:A known method of extracting mercury from mercury lamps and products containing mercury is a prototype that includes the following basic operations:

- подключение лампы либо изделия к специальному резервуару;- connecting a lamp or product to a special tank;

- вытеснение из лампы либо из изделия паров ртути путем закачивания в них воздуха;- displacement from the lamp or from the product of mercury vapor by pumping air into them;

- осаждение паров ртути в специальном резервуаре при нормальном давлении.- vapor deposition of mercury in a special tank at normal pressure.

Преимуществом прототипа перед аналогом является подключение специального резервуара до разгерметизации, что частично снижает степень загрязнения окружающей среды.The advantage of the prototype over the analogue is the connection of a special tank before depressurization, which partially reduces the degree of environmental pollution.

Недостатком этого способа извлечения ртути из ртутных ламп и изделий, содержащих ртуть, является наличие капель ртути, оседающих на стенках стеклянной трубки в процессе разгерметизации лампы и не поддающихся извлечению, а также сложность и опасность процесса извлечения.The disadvantage of this method for extracting mercury from mercury lamps and products containing mercury is the presence of droplets of mercury deposited on the walls of the glass tube during the depressurization of the lamp and not amenable to extraction, as well as the complexity and danger of the extraction process.

Техническим результатом настоящего изобретения является снижение степени загрязнения окружающей среды парами ртути, упрощение процесса извлечения ртути из ртутных ламп и изделий, содержащих ртуть или пары ртути, и сокращение времени осуществления этого процесса.The technical result of the present invention is to reduce the degree of environmental pollution by mercury vapor, simplifying the process of extracting mercury from mercury lamps and articles containing mercury or mercury vapor, and reducing the time it takes to carry out this process.

Технический результат достигается тем, что в известном способе извлечения ртути из ртутных ламп и изделий, содержащих ртуть или пары ртути, включающем разгерметизацию лампы либо изделия, содержащего ртуть, и сбор ртути в специальном резервуаре, перед разгерметизацией лампу либо изделие, содержащее ртуть, охлаждают в течение 1-3 мин до температуры, лежащей ниже температуры кристаллизации ртути по шкале Кельвина Т, определяемой для давления паров ртути р в атмосферах из выражения Т=Тпар/(1-0,2 lg(p)), где Тпар - температура парообразования ртути при нормальном давлении ро=1 атмосфера, при этом процесс сбора ртути производят в течение не более 0,5 мин после разгерметизации.The technical result is achieved by the fact that in the known method for extracting mercury from mercury lamps and articles containing mercury or mercury vapor, including depressurization of a lamp or article containing mercury, and collecting mercury in a special tank, before depressurization, the lamp or article containing mercury is cooled in 1-3 minutes to a temperature below the crystallization temperature of mercury according to the Kelvin scale T, determined for the vapor pressure of mercury p in atmospheres from the expression T = Tpar / (1-0.2 lg (p)), where Tpar is the temperature of vaporization of mercury P and normal pressure Po = 1 atm, with the mercury collection process is maintained for no more than 0.5 minutes after depressurization.

Охлаждение перед разгерметизацией лампы либо изделия, содержащего ртуть, осуществляют в жидком азоте.Cooling before depressurization of a lamp or article containing mercury is carried out in liquid nitrogen.

Суть изобретения заключается в следующем.The essence of the invention is as follows.

При нормальном давлении ро=1 атмосфера и комнатной температуре to=20 градусов Цельсия ртуть представляет собой жидкость с окружающем ее слабоинтенсивным облаком пара. Температура парообразования ртути при ро=1 атмосфера составляет tпap=375 градусов Цельсия (Тпар=630 градусов Кельвина). Зависимость давления р насыщенных паров ртути в замкнутом объеме от температуры Т, согласно закону Клайперона-Клазиуса, имеет вид Т=Тпар/(1-0,2 lg(p)). Если понижать температуру Т, то пары ртути будут конденсироваться. При снижении температуры окружающей среды ниже температуры кристаллизации ртути tкр=-39 градусов Цельсия ртуть будет превращаться в твердое тело и ее легко можно будет собрать в специальный резервуар. Такая низкая температура может быть достигнута, например, при погружении лампы в жидкий азот, температура которого составляет минус 190 градусов Цельсия, и охлаждении лампы в течение 1-3 мин. За это время ртуть из парообразного состояния перейдет в отвердевшее кристаллическое.At normal pressure p0 = 1 atmosphere and room temperature to = 20 degrees Celsius, mercury is a liquid with a low-intensity cloud of steam surrounding it. The vaporization temperature of mercury at p0 = 1 atmosphere is tpap = 375 degrees Celsius (Tpar = 630 degrees Kelvin). The pressure p of the saturated mercury vapor in a closed volume as a function of temperature T, according to the Clipperon-Clasius law, has the form T = Tpar / (1-0.2 log (p)). If you lower the temperature T, then the mercury vapor will condense. When the ambient temperature drops below the crystallization temperature of mercury tcr = -39 degrees Celsius, mercury will turn into a solid and it can easily be collected in a special tank. Such a low temperature can be achieved, for example, by immersing the lamp in liquid nitrogen, the temperature of which is minus 190 degrees Celsius, and cooling the lamp for 1-3 minutes. During this time, mercury from a vaporous state will pass into a hardened crystalline state.

Отвердение ртути существенно ослабляет связь ее с стеклянными стенками трубки лампы, что позволяет более полно собрать ее в специальный резервуар и тем самым снизить степень загрязнения окружающей среды парами ртути.Hardening of mercury significantly weakens its connection with the glass walls of the lamp tube, which allows it to be more fully collected in a special tank and thereby reduce the degree of environmental pollution by mercury vapor.

После разгерметизации лампы кристаллы ртути извлекаются простым высыпанием в специально плотно закрытый резервуар, что позволяет исключить операцию вытеснения паров ртути из лампы, и тем самым упростить процесс извлечения ртути, и сократить время осуществления этого процесса. Чем ниже температура охлаждения, тем качественнее извлечение ртути.After depressurization of the lamp, mercury crystals are removed by simple pouring into a specially tightly closed tank, which eliminates the operation of displacing mercury vapor from the lamp, and thereby simplify the process of extracting mercury, and reduce the time it takes to carry out this process. The lower the cooling temperature, the better the extraction of mercury.

Охлаждение лампы в течение времени менее 1 мин нежелательно, так как ртуть не полностью кристаллизуется, и тем самым резко снижается качество извлечения, а в течение времени более 3 мин недопустимо, так как приводит к разрушению стеклянной трубки лампы.Cooling the lamp for less than 1 minute is undesirable, since mercury does not crystallize completely, and thus the extraction quality decreases sharply, and for more than 3 minutes it is unacceptable, since it leads to the destruction of the glass tube of the lamp.

Сбор ртути по истечении более 0,5 мин не допустим, так как будет происходить обратный процесс - переход ртути из кристаллического в парообразное состояние.The collection of mercury after more than 0.5 min is not permissible, since the reverse process will occur - the transition of mercury from crystalline to vapor state.

Пример 1.Example 1

Ртутную лампу дневного света:Mercury fluorescent lamp:

- погружают в сосуд с жидким азотом,- immersed in a vessel with liquid nitrogen,

- через 2 мин лампу вынимают,- after 2 minutes the lamp is removed,

- стеклянную трубку лампы с одного конца разрушают, и производят сбор ртути в виде кристаллов в течение не более 0,5 мин после разгерметизации, и помещают их в специальный плотно закрываемый резервуар.- the glass tube of the lamp from one end is destroyed, and mercury is collected in the form of crystals for no more than 0.5 min after depressurization, and placed in a special tightly closed tank.

Наблюдается полное извлечение ртути из лампы.Complete removal of mercury from the lamp is observed.

Пример 2.Example 2

Извлечение ртути из лампы дневного света осуществляют, как в примере 1, но охлаждение производят в течение 1 мин. Эффект извлечения аналогичен, как в примере 1.The extraction of mercury from the fluorescent lamp is carried out, as in example 1, but cooling is carried out for 1 min. The extraction effect is similar as in example 1.

Пример 3.Example 3

Извлечение ртути из лампы дневного света осуществляют, как в примере 1, но охлаждение производят в течение 3 мин. Эффект извлечения аналогичен, как в примере 1.The extraction of mercury from the fluorescent lamp is carried out, as in example 1, but cooling is carried out for 3 minutes The extraction effect is similar as in example 1.

Пример 4.Example 4

Извлечение ртути из лампы дневного света осуществляют, как в примере 1, но охлаждение производят в течение времени менее 1 мин, а сбор ртути производят спустя 0,5 мин после разгерметизации. Наблюдается некачественное извлечение.The extraction of mercury from the fluorescent lamp is carried out, as in example 1, but cooling is carried out for a time of less than 1 min, and the collection of mercury is carried out after 0.5 min after depressurization. Poor extraction is observed.

Пример 5.Example 5

Извлечение ртути из лампы дневного света осуществляют, как в примере 1, но охлаждение производят в течение более 3 мин. Наблюдается растрескивание трубки.The extraction of mercury from the fluorescent lamp is carried out, as in example 1, but cooling is carried out for more than 3 minutes Cracking of the tube is observed.

Преимуществом предлагаемого способа извлечения ртути из ртутных ламп и изделий, содержащих ртуть или пары ртути, по сравнению с прототипом является:The advantage of the proposed method for the extraction of mercury from mercury lamps and products containing mercury or mercury vapor, in comparison with the prototype is:

- во-первых, снижение степени загрязнения окружающей среды парами ртути в результате существенного (на порядок) снижения, а в ряде случаев и полного исключения остатков паров и капель ртути на стенках трубки;- firstly, a decrease in the degree of environmental pollution by mercury vapor as a result of a significant (an order of magnitude) decrease, and in some cases, the complete elimination of vapor residues and mercury drops on the tube walls;

- во-вторых, упрощение процесса извлечения ртути из ртутных ламп и изделий, содержащих ртуть или пары ртути, и сокращение времени осуществления этого процесса в два раза.- secondly, simplifying the process of extracting mercury from mercury lamps and products containing mercury or mercury vapor, and halving the time it takes to carry out this process.

Источники информацииSources of information

1. Ртутные лампы высокого давления./Пер. под ред. Г.Н.Рохлина. М: Энергия. 1971.1. Mercury lamps of high pressure. / Per. under the editorship of G.N. Rokhlina. M: Energy. 1971.

2. Рохлин Г.Н. Газоразрядные источники света. М: Энергия. 1966.2. Rokhlin G.N. Gas discharge light sources. M: Energy. 1966.

Claims

A method of extracting mercury from mercury lamps and articles containing mercury or mercury vapor, comprising depressurizing a lamp or article containing mercury, and collecting mercury in a tank, characterized in that before depressurization of the lamp or article, they are cooled in liquid nitrogen for 1-3 min to a temperature below the crystallization temperature of mercury on the Kelvin T scale, and the collection of mercury is carried out for no more than 0.5 min after depressurization in a tightly closed tank.