CN108493085A - 一种废旧荧光灯玻璃管绿色回收***及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种废旧荧光灯玻璃管绿色回收***，包括玻璃破碎装置、真空加热装置、冷凝装置、振动分级筛分装置、涡流分选装置和光电分选装置。本发明所述废旧荧光灯玻璃管绿色回收***针对废弃荧光灯管中的易挥发的重金属汞元素进行了无公害处理和高效的回收，具有环境友好型的特点，还针对废弃荧光灯管各个组分，含有稀土元素的荧光粉，磁性的铁，非磁性的铝、铜、钨等，以及灯管玻璃，分选效率高，并且操作方便，对于资源的针对性回收有重要的意义，具有资源节约型的优点。本发明还公开了一种废旧荧光灯玻璃管绿色回收方法。

Description

一种废旧荧光灯玻璃管绿色回收***及方法

技术领域

本发明涉及一种废弃物的回收***，具体涉及一种废旧荧光灯玻璃管绿色回收***和方法。

背景技术

自1974年荷兰飞利浦首次研制出红绿蓝三色光的荧光粉以来，人类已经研制出了节能、高效的含有稀土金属的荧光灯，生活中也称作日光灯，相比白炽灯，荧光灯最重要的优点是节能大量能源，从而减少温室气体的排放，且使用寿命可达白炽灯的10倍以上，因此成为了目前照明用量最大的光源。1994年，中国的荧光灯产量约为2.5亿，到了2011年，荧光灯的产量已经增加至70亿，目前已有大量的废旧荧光灯报废，成为危险固体废弃物，亟待处置。荧光灯管中含有大量的重金属汞，平均每个荧光灯的含汞量都在10mg以上，如果处理不当暴露至环境中，将会造成巨大的污染，对人体健康造成严重威胁。另一方面，荧光灯管灯头上的金属铁、铝、钨以及荧光粉中的稀土金属元素都属于自然界的稀有资源，回收不充分会造成金属资源的极大浪费。因此，对废旧荧光灯管进行合理、绿色、高效地回收，将产生可观的经济效益和显著的环境效益，对我国的可持续发展具有重要的意义。

目前废旧荧光灯管的处置普遍采用无害化然后填埋的方式，这种方式不仅浪费了荧光灯管中大量的金属资源和玻璃资源，还会造成土地资源的浪费和环境污染。申请专利《废旧日光灯管处理方法》(张敬等，CN1727066A)提出了将废旧日光灯管送入卧式旋转破碎机粉碎，汞气体在风机产生的负压气流引导下进入吸收***，利用文丘里管和喷淋塔两级吸收汞蒸气，然后在破碎物料中分人工检处金属，分拣后的玻璃碎片经过洗涤除去荧光粉后利用，然后利用中和+铁粉还原的方法回收到金属。这种方法不能很好地处理汞蒸气混杂着破碎产生的粉末一同进入吸收***的问题，并且喷淋、洗涤、还原、中和等过程会产生大量的废水，同时消耗大量工业原料，对荧光粉中的稀土金属也不能很好地回收。从环境保护和资源回收的角度来说，这种方法并不提倡。

专利《一种用于废旧荧光灯管回收处理的多功能分离机》(池昌明等，CN102489449A)提出了一种用于废旧荧光灯管回收处理的多功能分离机，通过振动槽、过滤筛和电磁铁，达到破碎的快速分离，在破碎料分离的同时，破碎料中所含的荧光粉由荧光粉收集口进入收集装置分离收集，避免了一定的环境污染。但是这个装置没有涉及汞蒸气溢出的问题，并不能达到无害化处理废旧荧光灯管的要求。

专利《废灯管资源化回收方法》(林春涛，CN101604606A)提出了一种废灯管资源化回收方法，将废灯管投入破碎机在负压状态下进行破碎，然后送入接料箱，利用抽风机将废气吸入冷凝***中对汞和荧光粉实现分离，其中汞通过真空加热器实现回收，破碎后的玻璃和金属物料送入磁选机中实现玻璃和金属的分离，然后通过三级逆流喷淋洗涤回收金属，实现了荧光粉、汞、金属的有效分离，并实现了废水、废液、废气的达标排放。然而，破碎过程后的玻璃和金属物料中混杂的荧光粉没有得到很好地处理，磁选机不能有效地分离非磁性金属(例如铝、铜、钨等)和玻璃，同时也不能确保过程中没有汞的外溢。

专利《一种废灯管处理回收***及工艺》(魏正康等，CN105344696A)公开了一种废灯管处理回收***及工艺，利用三个送料单元分别处理了荧光灯管、节能灯以及高压汞灯灯管，并对破碎过程进行旋风、布袋除尘，同时利用2道活性炭过滤收集有害物质(汞、荧光粉)，然后再进行分离，以实现无害的绿色排放。但是回收过程中没有对金属进行有效分离，容易造成资源的浪费。

以下专利也提到了荧光灯管的回收处理：专利《一种移动式废旧灯管安全回收处理的方法和装置》(姜雨生，CN102693890A)；专利《一种控制废旧灯管破碎产生的粉尘和汞排放的方法及装置》(姜雨生，CN102688653A)；专利《废荧光灯管汞无害化处理及利用的方法和装置》(陈午，CN101587809A)等。在荧光灯管绿色破碎回收技术以及汞的无害化处理方面都提出了建设性的方法和装置，然而在分离回收玻璃、磁性金属、非磁性金属、荧光粉末以及汞的方面没有做到同时顾及。

因此，目前亟需一种绿色无污染、高效地处理荧光灯管并回收其中的玻璃、金属等资源的装置和方法。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术存在的不足之处而提供一种废旧荧光灯玻璃管绿色回收***和方法。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：一种废旧荧光灯玻璃管绿色回收***，所述废旧荧光灯玻璃管绿色回收***包括玻璃破碎装置、真空加热装置、冷凝装置、振动分级筛分装置、涡流分选装置和光电分选装置。

本发明所述废旧荧光灯玻璃管绿色回收***针对废弃荧光灯管中的易挥发的重金属汞元素进行了无公害处理和高效的回收，具有环境友好型的特点，还针对废弃荧光灯管各个组分，含有稀土元素的荧光粉，磁性的铁，非磁性的铝、铜、钨等，以及灯管玻璃，分选效率高，并且操作方便，对于资源的针对性回收有重要的意义，具有资源节约型的优点。

作为本发明所述废旧荧光灯玻璃管绿色回收***的优选实施方式，所述玻璃破碎装置内的温度为15～25℃。

维持玻璃破碎装置内的温度为15～25℃可以减少汞蒸气的挥发，且维持该温度所需要的较为容易，且需要的成本较低。

作为本发明所述废旧荧光灯玻璃管绿色回收***的优选实施方式，所述玻璃破碎装置设有冷凝液管道。

冷凝液管道的设置是为了使玻璃破碎装置内的温度维持在15～25℃，减少汞蒸气的挥发。

作为本发明所述废旧荧光灯玻璃管绿色回收***的优选实施方式，所述玻璃破碎装置的外壁设有夹层，所述冷凝液管道设于外壁的夹层内部。

所述冷凝液管道设于外壁的夹层内部可以防止破碎过程中玻璃对冷凝管道的破坏。

作为本发明所述废旧荧光灯玻璃管绿色回收***的优选实施方式，所述玻璃破碎装置设有入料口盖，所述入料口盖的内侧设有填料槽，所述填料槽内装有载硫活性炭。

入料口盖内侧设有载硫活性炭是为了吸收挥发的汞蒸气，载硫活性炭吸附汞蒸气并转化为无毒的硫化汞，防止汞蒸气从入料口泄露。

作为本发明所述废旧荧光灯玻璃管绿色回收***的优选实施方式，所述入料口盖上设有密封橡胶圈。

密封橡胶圈的目的是为了更好地防止汞蒸气的泄露。

作为本发明所述废旧荧光灯玻璃管绿色回收***的优选实施方式，所述玻璃破碎装置底部设有接料槽。

接料槽是用于接收破碎的荧光灯玻璃管。经玻璃破碎装置破碎的荧光灯玻璃管落入接料槽，然后将接料槽取出密封后送至真空加热装置内。

作为本发明所述废旧荧光灯玻璃管绿色回收***的优选实施方式，所述真空加热装置为真空电炉。

作为本发明所述废旧荧光灯玻璃管绿色回收***的优选实施方式，所述真空加热装置和冷凝装置通过真空泵相连。

经破碎的荧光灯玻璃管在真空加热装置中加热，加热过程中灯管内的汞转化为汞蒸气被真空泵抽出，汞蒸气进入冷凝装置，被冷凝为液态汞。

然后将破碎物料置于真空电炉中加热，加热过程中灯管内的汞转化为汞蒸气被真空泵抽出，温度超过360℃之后所有的汞都转化为蒸汽被真空泵带出，然后通过三级水冷和最后一级液氮冷却凝结成液体汞掉在冷凝管下方的收集瓶内，剩余的微量气态通过载硫活性炭被吸附转化成无害的硫化汞，

作为本发明所述废旧荧光灯玻璃管绿色回收***的优选实施方式，所述真空加热装置内的温度为360～400℃。

温度高于360℃之后所有的汞都将转化为汞蒸气被真空泵带出，温度过高将导致玻璃融化、粘接，不利于后续操作，且浪费能源。

作为本发明所述废旧荧光灯玻璃管绿色回收***的优选实施方式，所述冷凝装置为四级回流冷凝装置；第一级、第二级和第三级的冷凝液均为水，第四级的冷凝液为液氮。

为了使冷凝效率更高，可以将四级的冷凝液均更换为液氮，也可以采用更多级数的冷凝。优选为四级回流冷凝，汞蒸气经过三级水冷和最后一级液氮冷却后，汞蒸气几乎全部凝结为液体汞，冷凝效率高，且成本更低。

作为本发明所述废旧荧光灯玻璃管绿色回收***的优选实施方式，所述四级冷凝回流装置的气体出口处设有载硫活性炭的吸附装置。

汞蒸气经冷凝后几乎全部凝结为液体汞，只有微量的汞蒸气通过载硫活性炭的吸附装置转化为无害的硫化汞。实现了汞回收的最大化，在整个回收过程中，几乎无单质汞进入环境中。

作为本发明所述废旧荧光灯玻璃管绿色回收***的优选实施方式，所述震动分级筛分装置的筛分网层数大于等于4层，最后一级筛网的孔径小于20um。

最后一级筛网的孔径小于20um的目的是回收高纯度的含有稀土金属的荧光粉。

所述涡流分选装置的磁极的大小应适应小尺寸颗粒的分选要求，磁辊磁力的大小、传送皮带运动的速度、角度和分离挡板角度均可以自由调整，以适应颗粒尺寸要求，达到最佳的分选效果。载硫活性炭都需要定期更换并作脱附和无害化处理。

本发明的另一目的还在于提供一种废旧荧光灯玻璃管绿色回收方法，所述废旧荧光灯玻璃管绿色回收方法包括以下步骤：

(1)、破碎：将废旧荧光灯玻璃管破碎，得破碎混合物；

(2)、除汞：将破碎混合物中在真空条件下加热，然后将挥发出来的汞蒸气进行冷凝，得到单质汞和除去汞后的破碎混合物；

(3)、除荧光粉：将除去汞后的破碎混合物通过振动分级筛分得到大颗粒的破碎混合物和粉末状的含有稀土金属的荧光粉；

(4)、涡流分选：将步骤(3)所得大颗粒的破碎混合物经过涡流分选，得到磁性金属颗粒、非磁性金属颗粒和洁净的玻璃碎片；

(5)、光电分选：通过光电分选的方式对步骤(4)所得的洁净的玻璃碎片进行不同颜色的玻璃碎片的分离，得到不同颜色类别的玻璃。

按照上述方法进行废旧荧光灯玻璃管绿色回收，可以逐步实现废旧荧光灯玻璃管的分选和回收，汞回收的最大化，快速高效地分离废旧荧光灯玻璃管中的不同属性的物料，对于资源的针对性回收有重要的意义。

本发明的有益效果在于：本发明提供了一种废旧荧光灯玻璃管绿色回收***，本发明所述废旧荧光灯玻璃管绿色回收***针对废弃荧光灯管中的易挥发的重金属汞元素进行了无公害处理和高效的回收，具有环境友好型的特点，还针对废弃荧光灯管各个组分，含有稀土元素的荧光粉，磁性的铁，非磁性的铝、铜、钨等，以及灯管玻璃，分选效率高，并且操作方便，对于资源的针对性回收有重要的意义，具有资源节约型的优点。

附图说明

图1为实施例1所述玻璃破碎装置的结构示意图；

图2为实施例1所述真空加热装置和冷凝装置的结构示意图；

图3为实施例1所述涡流分选装置的结构示意图；

图4为实施例2所述废旧荧光灯玻璃管绿色回收方法的流程示意图；

其中，1、玻璃破碎装置；2、真空电热炉；3、真空泵；4、四级回流冷凝装装置；5、吸附装置；6、涡流分选装置；101、入料口盖；102、密封橡胶圈；103、填料槽；104、冷凝液管道；105、出料口；106、接料槽；107、废旧荧光灯玻璃管；108、破碎刀片；109缓冲挡板；110、缓冲片；201、热电炉门；202、热电炉加热区域；203、破碎混合物；204、真空压力显示屏幕；205、温度参数设定按钮温度；401、第一级、第二级和第三级冷凝管；402、第四级冷凝管；403、冷凝液收集瓶；601、转辊；602、皮带；603、永磁辊；604、接料槽I；605、接料槽II；606、接料槽III；607、挡板。

具体实施方式

为更好的说明本发明的目的、技术方案和优点，下面将结合具体实施例和附图对本发明作进一步说明。

实施例1

本发明所述废旧荧光灯玻璃管绿色回收***的一种实施例，本实施例所述废旧荧光灯玻璃管绿色回收***包括玻璃破碎装置、真空加热装置、冷凝装置、振动分级筛分装置、涡流分选装置和光电分选装置。

本实施例所述玻璃破碎装置如图1所示，所述玻璃破碎装置1为剪切式破碎机，玻璃破碎装置1上设有入料口盖101，入料口盖上设有密封橡胶圈102，入料口盖101的内侧可拆卸地设有填料槽103，填料槽103内装有载硫活性炭，所述玻璃破碎装置设有冷凝液管道104，所述玻璃破碎装置的外壁设有夹层，所述冷凝液管道104设于外壁的夹层内部，用于将玻璃破碎装置的温度控制与于15～25℃范围内，玻璃破碎装置的底部设有出料口105，出料口105与接料槽106相连通。

玻璃破碎装置使用时，打开入料口盖101，废旧荧光灯玻璃管107从入料口进入玻璃破碎装置内，经在填料槽103中加入载硫活性炭并确保固定好，随后盖好入料口盖101，在冷凝液管道104中通入回流冷凝水，在确认接料槽106上方出料口105封闭良好的情况下开启玻璃破碎装置，破碎刀片108转动，对废旧荧光灯玻璃管107进行破碎，破碎刀片108和缓冲挡板109的作用是进一步防止玻璃破碎过程中对破碎装置内壁的破坏，破碎过程中有少量的汞蒸汽产生，被填料槽103中的载硫活性炭所吸收。破碎完成后，打开接料槽106上方的出料口105，将破碎混合物转移至接料槽106，然后迅速盖上接料槽106的密封盖。

本实施例所述真空加热装置和冷凝装置的结构示意图如图2所示，真空加热装置为真空电热炉2，包括热电炉门201、加热区域202、真空压力显示屏幕204和温度参数设定按钮温度205。

本实施例所述冷凝装置为四级回流冷凝装装置4，第一级、第二级和第三级冷凝管401的冷凝液均为水，第四级冷凝管402的冷凝液为液氮，每级冷凝管下方连接有冷凝液收集瓶403。

真空加热装置和冷凝装置使用时，位于接料槽106中的破碎混合物被取出，打开带有放气口的热电炉门201，将破碎混合物置于热电炉加热区域202，打开并取出接料槽106的密封盖，然后关闭热电炉门201，并关闭带有放气口的热电炉门201上的放气阀，设定加热温度，并开启冷凝水和液氮的循环，并打开真空泵3对真空电热炉2进行抽真空，待到真空电热炉2内的压力小于10Pa的时候，开启真空电热炉2开始加热，温度停留在设定温度20分钟左右即可关闭炉体加热功能。加热过程中破碎混合物203中的汞转化为蒸汽通过真空泵带出到四级回流冷凝装装置4中，通过冷凝，液体汞自管壁流入冷凝管下方的冷凝液收集瓶403中，少量未能冷凝的汞蒸气在通过气体出口处设有载硫活性炭的吸附装置5吸附转化。待真空电热炉2内温度降至室温时，关闭真空泵3，缓慢开启真空电热炉2上的放气阀，使炉内气压恢复大气压水平之后打开热电炉门201，取出加热脱汞之后的物料。

本实施例所述震动分级筛分装置的筛分网层数为4层，最后一级筛网的孔径为20um。

本实施例所述涡流分选装置6的结构示意图如图3所示，所述涡流分选装置6包括转辊601、皮带602、永磁辊603、接料槽I 604、接料槽II 605、接料槽III 606和挡板607。

涡流分选装置使用时，将经过振动分级筛分装置处理后，将筛网上的大颗粒破碎混合物取出，调整好皮带602的倾斜角度、转辊601和永磁辊603的转速、挡板607的角度，开启涡流分选装置6，将物料均匀地放在转动的皮带602上，物料在经过永磁辊603时，非磁性的有色金属内部形成涡电流，并与永磁辊603产生反作用力，弹起利用皮带的水平速度越过挡板，掉落在接料槽III 606中，接料槽III 606中收集到的是铜、铝、钨等非磁性金属；物料中的磁性金属铁成分被吸在永磁辊603上，并由于皮带602的转动在接料槽I 604上方失去磁力的吸引，从而掉落在接料槽I 604中；物料中的玻璃成分由于只受到皮带602的水平力作用，故直接掉落至接料槽II 605中。

经涡流分选得到的洁净的玻璃碎片通过光电分选装置，按进行不同颜色的玻璃碎片的分离，得到不同颜色类别的玻璃，达到废旧荧光灯玻璃管分类回收的目的。

实施例2

本发明所述废旧荧光灯玻璃管绿色回收方法的一种实施例，如图4所示，包含以下步骤：

(1)、破碎：将废旧荧光灯玻璃管破碎，得破碎混合物；

(2)、除汞：将破碎混合物中在真空条件下加热，然后将挥发出来的汞蒸气进行冷凝，得到单质汞和除去汞后的破碎混合物；

(3)、除荧光粉：将除去汞后的破碎混合物通过振动分级筛分得到大颗粒的破碎混合物和粉末状的含有稀土金属的荧光粉；

(4)、涡流分选：将步骤(3)所得大颗粒的破碎混合物经过涡流分选，得到磁性金属颗粒、非磁性金属颗粒和洁净的玻璃碎片；

(5)、光电分选：通过光电分选的方式对步骤(4)所得的洁净的玻璃碎片进行不同颜色的玻璃碎片的分离，得到不同颜色类别的玻璃。

步骤(4)中，涡流分选的效率可达到95％以上。步骤(5)中，光电分选的效率可达到95％以上。

最后所应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。

Claims (10)

1.一种废旧荧光灯玻璃管绿色回收***，其特征在于，包括玻璃破碎装置、真空加热装置、冷凝装置、振动分级筛分装置、涡流分选装置和光电分选装置。

2.如权利要求1所述废旧荧光灯玻璃管绿色回收***，其特征在于，所述玻璃破碎装置内的温度为15～25℃。

3.如权利要求1所述废旧荧光灯玻璃管绿色回收***，其特征在于，所述玻璃破碎装置设有冷凝液管道。

4.如权利要求1所述废旧荧光灯玻璃管绿色回收***，其特征在于，所述玻璃破碎装置的外壁设有夹层，所述冷凝液管道设于夹层内部。

5.如权利要求3所述废旧荧光灯玻璃管绿色回收***，其特征在于，所述玻璃破碎装置设有入料口盖，所述入料口盖的内侧设有填料槽，所述填料槽内装有载硫活性炭。

6.如权利要求1所述废旧荧光灯玻璃管绿色回收***，其特征在于，所述真空加热装置内的温度为360～400℃。

7.如权利要求1所述废旧荧光灯玻璃管绿色回收***，其特征在于，所述冷凝装置为四级回流冷凝装置；第一级、第二级和第三级的冷凝液均为水，第四级的冷凝液为液氮。

8.如权利要求7所述废旧荧光灯玻璃管绿色回收***，其特征在于，所述四级冷凝回流装置的气体出口处设有载硫活性炭的吸附装置。

9.如权利要求1所述废旧荧光灯玻璃管绿色回收***，其特征在于，所述震动分级筛分装置的筛分网层数大于等于4层，最后一级筛网的孔径小于20um。

10.一种废旧荧光灯玻璃管绿色回收方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)、破碎：将废旧荧光灯玻璃管破碎，得破碎混合物；

(2)、除汞：将破碎混合物中在真空条件下加热，然后将挥发出来的汞蒸气进行冷凝，得到单质汞和除去汞后的破碎混合物；

(3)、除荧光粉：将除去汞后的破碎混合物通过振动分级筛分得到大颗粒的破碎混合物和粉末状的含有稀土金属的荧光粉；

(4)、涡流分选：将步骤(3)所得大颗粒的破碎混合物经过涡流分选，得到磁性金属颗粒、非磁性金属颗粒和洁净的玻璃碎片；

(5)、光电分选：通过光电分选的方式对步骤(4)所得的洁净的玻璃碎片进行不同颜色的玻璃碎片的分离，得到不同颜色类别的玻璃。