RU2280670C2

RU2280670C2 - Method for decontamination of mercury-containing luminophor

Info

Publication number: RU2280670C2
Application number: RU2004132179A
Authority: RU
Inventors: Владимир Николаевич Тимошин (RU); Владимир Николаевич Тимошин; Натали Владимировна Косорукова (RU); Наталия Владимировна Косорукова; Георгий Васильевич Макарченко (RU); Георгий Васильевич Макарченко
Original assignee: Владимир Николаевич Тимошин; Наталия Владимировна Косорукова
Priority date: 2004-11-05
Filing date: 2004-11-05
Publication date: 2006-07-27
Also published as: RU2004132179A

Abstract

FIELD: electron-tube engineering.

SUBSTANCE: product of processing of out-of-operation luminescence lamps, namely mercury-containing luminophor, is mixed with 10% aqueous solution of calcium polysulfide used as demercurizing agent in amount at least 400 mL solution per 100 g dry luminophor to convert the latter into naturally occurring mercury sulfide form. At least 20 min later, powdered calcium oxide stabilizer is added to mercury sulfide at a rate of at least 50 g per 1000 g luminophor to convert mercury sulfide into inert polycrystalline state belonging to waste group 4-5 allowed to common disposal on corresponding grounds.

EFFECT: achieved environmental safety of mercury-containing waste processing.

2 cl

Description

Изобретение относится к способам демеркуризации ртутьсодержащих отходов, в частности люминофора, образующегося при переработке вышедших из строя люминесцентных ламп.The invention relates to methods for demercurization of mercury-containing waste, in particular a phosphor formed during the processing of failed fluorescent lamps.

Известен способ демеркуризации, заключающийся в загрузке в контейнер ртутьсодержащих изделий и заливке демеркуризационного раствора, под воздействием которого происходит преобразование ртути в нерастворимое соединение. Затем преобразованную ртуть в виде нерастворимого осадка отфильтровывают от раствора демеркуризатора, изделия и реактор промывают смесью промывочной жидкости с очищающим реагентом. Промытые отходы направляют на утилизацию, см. заявку РСТ №92-13976, М.кл. С 22 В 43/00, 1992 г.A known method of demercurization, which consists in loading mercury-containing products into a container and pouring a demercurization solution, under the influence of which mercury is converted into an insoluble compound. Then, the converted mercury in the form of an insoluble precipitate is filtered off from the solution of the demercurizer, the articles and the reactor are washed with a mixture of washing liquid with a cleaning reagent. Washed waste is sent for recycling, see PCT application No. 92-13976, M.cl. C 22 B 43/00, 1992

Указанный способ характеризуется невысокой скоростью реакции и необходимостью в проведении большого объема промежуточных операций - выделения нерастворимого осадка из демеркуризационного раствора и промывочной жидкости, промежуточных анализов и повторных промывок для обеспечения достижения содержания в отходах предельно-допустимой концентрации ртути. При этом необходим постоянный контроль полноты очистки отходов от ртути. Однако и после проведения этих мероприятий сохраняется высокая вероятность перераспределения ртути в водный раствор демеркуризатора, промывочную жидкость и твердые отходы, что не исключает ртутное загрязнение окружающей среды.The specified method is characterized by a low reaction rate and the need for a large amount of intermediate operations - the isolation of insoluble sediment from the demercurization solution and washing liquid, intermediate analyzes and repeated washing to ensure that the maximum permissible concentration of mercury is reached in the waste. At the same time, constant monitoring of the completeness of the treatment of waste from mercury is necessary. However, even after carrying out these measures, there remains a high probability of redistribution of mercury into the aqueous solution of the demercurizer, flushing liquid, and solid waste, which does not exclude mercury pollution of the environment.

Известен способ обработки высокотоксичных неорганических отходов (в том числе содержащих ртуть), заключающийся в том, что отходы фиксируют в керамике путем смешения с неорганической матрицей. В качестве неорганической матрицы используют бетонитовую глину, см. RU №2127920, М.кл. G 21 F 9/16, 1999 г.A known method of processing highly toxic inorganic waste (including containing mercury), which consists in the fact that the waste is fixed in ceramics by mixing with an inorganic matrix. As the inorganic matrix using concrete clay, see RU No. 2127920, M.cl. G 21 F 9/16, 1999

Однако в этом способе при отверждении смеси не происходит преобразование ртути в малотоксичное соединение, т.е. не обеспечивается обезвреживание ртутьсодержащих отходов.However, in this method, when the mixture is cured, the conversion of mercury to a low-toxic compound does not occur, i.e. neutralization of mercury-containing wastes is not provided.

Наиболее близким аналогом к предложенному изобретению является способ демеркуризации ртутьсодержащих изделий, например люминесцентных ламп, при котором стеклянные колбы ламп разбиваются под слоем водного раствора полисульфидов кальция с содержанием серы 50-90 г/л с последующей промывкой водным раствором этого реагента с содержанием серы 20-40 г/л для преобразование свободной ртути в малорастворимый сульфид ртути, см. RU №2083709, М.кл. С 22 В 43/00, 1997 г.The closest analogue to the proposed invention is a method of demercurization of mercury-containing products, for example fluorescent lamps, in which glass bulb lamps are broken under a layer of an aqueous solution of calcium polysulfides with a sulfur content of 50-90 g / l, followed by washing with an aqueous solution of this reagent with a sulfur content of 20-40 g / l for the conversion of free mercury into sparingly soluble mercury sulfide, see RU No. 2083709, M.cl. C 22 B 43/00, 1997

Недостатком этого способа является необходимость в многократной промывке и сортировке отходов.The disadvantage of this method is the need for multiple washing and sorting of waste.

Задачей, решаемой изобретением, является повышение эффективности процесса обезвреживания ртутьсодержащего порошка люминофора - продукта переработки вышедших из строя люминесцентных ламп с переводом его из группы опасных продуктов в группу безопасных отходов минерального происхождения, подлежащих обычному захоронению.The problem solved by the invention is to increase the efficiency of the process of neutralizing mercury-containing phosphor powder - a product of the processing of failed fluorescent lamps with transferring it from the group of hazardous products to the group of safe waste of mineral origin subject to normal disposal.

Решение указанной задачи обеспечено тем, что в способе обезвреживания ртутьсодержащего люминофора в виде продукта переработки вышедших из строя люминесцентных ламп, включающем обработку люминофора раствором демеркуризатора, согласно изобретению, для перевода люминофора в группу безопасных отходов минерального происхождения его обработку осуществляют в два этапа, на первом из которых люминофор переводят в сульфид ртути за счет смешивания с раствором демеркуризатора до получения тестообразной смеси, при этом в качестве демеркуризатора используют 10%-ный водный раствор полисульфида кальция в количестве, составляющем не менее 400 мл раствора на 1000 г сухого люминофора, а на втором этапе полученный сульфид ртути переводят в инертное поликристаллическое состояние путем ввода в него стабилизатора в виде порошка окиси кальция из расчета не менее 50 г окиси кальция на 1000 г люминофора, который после смешивания выдерживают до отверждения смеси. Кроме того, отверждение смеси осуществляют не менее чем через 20 мин после смешения люминофора с раствором демеркуризатора. Целесообразно, чтобы отверждение смеси проводилось не менее чем через 20 мин после смешения люминофора с раствором демеркуризатора.The solution to this problem is ensured by the fact that in the method of neutralizing a mercury-containing phosphor as a product of the processing of failed fluorescent lamps, including treating the phosphor with a solution of a demercurizer, according to the invention, for converting the phosphor into a group of safe waste of mineral origin, it is processed in two stages, in the first of which phosphor is converted to mercury sulfide by mixing with a solution of a demercurizator to obtain a pasty mixture, while as a demercurizate They use a 10% aqueous solution of calcium polysulfide in an amount of at least 400 ml of solution per 1000 g of dry phosphor, and in the second step, the resulting mercury sulfide is converted to an inert polycrystalline state by introducing a stabilizer in the form of calcium oxide powder in the calculation less than 50 g of calcium oxide per 1000 g of phosphor, which after mixing is maintained until the mixture is cured. In addition, the curing of the mixture is carried out not less than 20 minutes after mixing the phosphor with a solution of demercurizator. It is advisable that the curing of the mixture was carried out not less than 20 minutes after mixing the phosphor with a solution of demercurizator.

Техническим результатом является повышение эффективности процесса обезвреживания ртутьсодержащего люминофора и обеспечение возможности безопасного захоронения.The technical result is to increase the efficiency of the neutralization process of a mercury-containing phosphor and to ensure the possibility of safe disposal.

Предложенный способ реализуется следующим образом.The proposed method is implemented as follows.

Ртутьсодержащий люминофор, являющийся продуктом переработки вышедших из строя люминесцентных ламп, тщательно перемешивают с 10%-ным водным раствором полисульфида кальция до получения тестообразной массы, в которой за счет протекания химической реакции ртуть преобразуется в практически нерастворимое соединение - сульфид ртути, являющееся ее природной формой. При этом расход реактива составляет 400 мл 10%-ного водного раствора полисульфида кальция на 1000 г люминофора. Через некоторое время, составляющее не менее чем 20 мин, в тестообразную массу добавляют порошок минерального вяжущего вещества из расчета не менее 50 г порошка (окиси кальция) на 1000 г люминофора и также перемешивают. Через некоторое время (не более 4 часов при комнатной температуре) происходит отверждение смеси.The mercury-containing phosphor, which is a product of the processing of failed fluorescent lamps, is thoroughly mixed with a 10% aqueous solution of calcium polysulfide until a doughy mass is obtained, in which, due to the chemical reaction, mercury is converted into an practically insoluble compound - mercury sulfide, which is its natural form. In this case, the reagent consumption is 400 ml of a 10% aqueous solution of calcium polysulfide per 1000 g of phosphor. After some time, comprising at least 20 minutes, a mineral binder powder is added to the pasty mass at the rate of at least 50 g of powder (calcium oxide) per 1000 g of phosphor and is also mixed. After some time (no more than 4 hours at room temperature), the mixture cures.

Преимущество предложенного способа заключается в том, что обработка люминофора полисульфидом кальция обеспечивает преобразование ртути в практически нерастворимое ее соединение - сульфид ртути, т.е. в ее природную форму. При этом не требуется отделять сульфид ртути от люминофора и от демеркуризационного реагента, т.к. за счет введения окиси кальция достигается отверждение смеси. Как показали результаты рентгеноструктурного анализа, при добавлении окиси кальция в систему, состоящую из галофосфата кальция (люминофор) и полисульфида кальция (демеркуризатор), образуется изоморфное соединение с кристаллической структурой, содержащей ионы кальция и ртути, что обеспечивает дополнительную стабильность конечного продукта преобразования ртути.The advantage of the proposed method is that the treatment of the phosphor with calcium polysulfide provides the conversion of mercury into its practically insoluble compound - mercury sulfide, i.e. into its natural form. In this case, it is not necessary to separate mercury sulfide from the phosphor and from the demercurization reagent, because due to the introduction of calcium oxide, curing of the mixture is achieved. As shown by the results of X-ray diffraction analysis, when calcium oxide is added to a system consisting of calcium halophosphate (phosphor) and calcium polysulfide (demercurizer), an isomorphic compound is formed with a crystalline structure containing calcium and mercury ions, which provides additional stability to the final mercury conversion product.

Таким образом, ртутьсодержащий люминофор, принадлежащий к категории опасных продуктов вторичной переработки, в результате предложенного способа после переработки переводится в 4-5 группу отходов, относящихся к отходам минерального происхождения, разрешенным к обычному захоронению на соответствующих полигонах.Thus, the mercury-containing phosphor belonging to the category of hazardous products of secondary processing, as a result of the proposed method, after processing is transferred to the 4-5 group of waste related to waste of mineral origin, allowed for normal disposal at appropriate landfills.

Исследования полученного материала, проведенные в ГУ НИИ экологии человека и гигиены окружающей среды им. А.Н.Сысина, см. отчет НИР №15/70-04 от 21.09.04 г. «Экспериментальное санитарно-гигиеническое обоснование класса опасности отходов и переработки ртутьсодержащих ламп», показали экологическую безопасность предложенного способа перевода опасных отходов в безопасные с последующим их захоронением на обычных полигонах.Researches of the obtained material, conducted at the State Research Institute of Human Ecology and Environmental Health named after A.N.Sysina, see research report No. 15 / 70-04 of 09.21.04, “Experimental sanitary-hygienic substantiation of the hazard class of waste and processing of mercury-containing lamps”, showed the environmental safety of the proposed method for converting hazardous waste into safe waste with their subsequent burial at ordinary landfills.

Claims

A method of neutralizing a mercury-containing phosphor in the form of a product of the processing of failed fluorescent lamps, comprising treating the phosphor with a solution of a demercurizer, characterized in that it is processed in two stages to transfer the phosphor into a group of safe wastes of mineral origin, the first of which converts the phosphor into mercury sulfide for mixing with a solution of a demercurizator to obtain a pasty mixture, while a 10% aqueous polysulfide solution is used as a demercurizator calcium in an amount of at least 400 ml of solution per 1000 g of dry phosphor, and in the second stage, the resulting mercury sulfide is converted into an inert polycrystalline state by introducing a stabilizer in the form of calcium oxide powder based on at least 50 g of calcium oxide per 1000 g of phosphor which, after mixing, is maintained until the mixture has cured.

2. The method according to claim 1, characterized in that the curing of the mixture is carried out at least 20 minutes after mixing the phosphor with a solution of demercurizator.