回收荧光灯的方法

专利名称：回收荧光灯的方法
技术领域：
本发明涉及一种回收荧光灯的方法以及用于执行该方法的回收设备。更具体地，本发明涉及一种能够降低能量消耗并且不妨害生态环境的回收荧光灯的方法和用于执行该方法的设备。
背景技术：
向汞蒸汽施加预定电压时，可以使荧光灯发光。
使用汞蒸汽的荧光灯的能量消耗以及该荧光灯的发热量都比较小，以致于诸如液晶显示(LCD)装置等平面显示装置均使用荧光灯。荧光灯的例子是照明用灯、冷阴极荧光灯(CCFL)、内电极荧光灯(IEFL)、外电极荧光灯(EEFL)、外内电极荧光灯(EIFL)、平板荧光灯(FFL)等。
该CCFL包括荧光管、汞蒸汽以及金属电极。当有高电压施加到金属电极时，汞蒸汽会发生辉光放电。由辉光放电的汞蒸汽所产生的紫外线穿过荧光管上的荧光材料，从而发出可见光。
汞(Hg)的原子量为200.59，密度为13.5585。汞的熔点为-38.87℃，沸点为356.58℃。汞的密度为13.6g/cm3。在室温下，在大约1m3的空气中可以包含大约25mg的汞蒸汽。
汞是有毒的污染物。如果人体暴露在含汞大约0.1mg/m3的空气中几年的时间，则神经系统、肝、肾等可能会受到伤害。在日本的Minamata和Nikata曾发现水俣(Minamata)病，并且有333名水俣病患者死亡。在伊朗，有459名食用含有有机汞的小麦的病人死亡。在韩国，环境政策框架法案、工业安全及健康法案等限制了汞的使用。世界卫生组织(WHO)规定，饮用水的含汞量不多于0.001mg/l。此外，日本、澳大利亚、欧洲等规定，含汞装置的制造商应从含汞装置中回收汞。
可以通过分馏的方法收集汞。
在通过分馏收集汞的过程中，汞被加热到高于沸点的温度，由此消耗大量能量并且收集到的汞可能含有杂质。
此外，可能会增加利用分馏方法的回收设备的故障，并且由于高温的需要也会增加回收设备的尺寸。
此外，如果含汞蒸汽的气流为湍流，则利用回收设备回收汞的效率会下降。

发明内容
本发明提供一种不妨害生态环境的回收荧光灯的方法，该方法能够减少能量消耗。
本发明还提供一种用于执行该方法的回收设备。
根据本发明一个方面的回收荧光灯的方法如下所述。荧光灯的碎片在大约100℃到330℃的温度下被加热，以形成含有汞蒸汽的气体。该含有汞蒸汽的气体在大约-38℃到大约0℃温度下被冷却，以形成液态汞。收集该液态汞。
根据本发明另一方面的回收荧光灯的方法如下所述。使用两个彼此转向相反的辊子破碎荧光灯。在辊子的下方收集荧光灯的碎片。在大约100℃至300℃的温度下加热收集到的荧光灯碎片，以产生含汞蒸汽的气体。将该含汞蒸汽的气体输送到冷凝部分，该冷凝部分为螺旋形并且其螺旋轴线大致与重力方向平行。在大约-20℃到0℃的温度下冷却冷凝部分中的气体，以液化汞蒸汽。收集该液态汞。过滤器过滤除去液态汞之后剩余的气体。
根据本发明另一方面的回收荧光灯的方法如下所述。使用两个彼此转向相反的辊子破碎荧光灯。在辊子的下方收集荧光灯的碎片。在大约100℃至300℃温度下加热收集到的荧光灯碎片，以产生含汞蒸汽的气体。将含有汞蒸汽的气体输送到换热器，以便预冷却该被输送的气体。将被预冷却的气体输送到冷凝部分，其中该冷凝部分为螺旋形并且其螺旋轴线大致与重力方向平行。在大约-20℃到0℃的温度下，将冷凝部分中的气体冷却，以液化汞蒸汽。收集该液态汞。将去除汞蒸汽之后的剩余气体输送到换热器。用过滤器过滤经过换热器的剩余气体。
根据本发明的一个典型实施例的回收设备包括第一收集容器、加热器、管状单元、冷却器、第二收集容器以及泵。
该第一收集容器收集荧光灯的碎片。加热器临近该第一收集容器，以便加热该第一收集容器以形成含汞蒸汽的气体。所述管状单元包括连接到第一收集容器的连接部分以及与连接部分相连的螺旋形的冷凝部分，其中所述螺旋形冷凝部分的螺旋轴线与重力方向平行，所述管状单元引导含汞蒸汽的气体。所述冷却器围绕冷凝部分，以便冷却冷凝器部分中的气体，进而液化汞蒸汽。所述第二收集容器位于冷凝部分的下方，用以收集液态汞。泵与冷凝部分相连，用以抽吸气体。
因此，荧光灯的碎片在不高于其沸点的温度下被加热，由此使得能量消耗和回收设备的尺寸都有所减小，并且该回收设备出故障的可能性也有所降低。此外，所述泵包括过滤器，从而使得通过过滤器的剩余气体基本上不含有汞。
此外，该回收设备包括冷凝部分以及换热器，从而气流为层流，由此降低了能量消耗。


结合附图并参照下述详细说明将会更容易看出本发明的上述以及其他的优点。所附图中图1是表示根据本发明典型实施例的回收设备示意图；图2是表示根据本发明典型实施例的回收荧光灯的方法的流程图；图3是表示根据本发明另一典型实施例的回收荧光灯的方法的流程图；图4是表示根据本发明另一典型实施例的回收设备的示意图；图5是表示根据本发明另一典型实施例的回收设备的示意图；图6是表示根据本发明另一典型实施例的回收荧光灯的方法的流程图；图7是表示根据本发明另一典型实施例的回收荧光灯的方法的流程图；图8是表示根据本发明另一典型实施例的回收设备的示意图；
图9是表示根据本发明另一典型实施例的回收设备的示意图；以及图10是表示汞的饱和蒸汽压和温度之间的关系的曲线图。
具体实施例方式
图1是表示根据本发明典型实施例的回收设备的示意图。
参照图1，该回收设备包括破碎机160，第一收集容器100a，盖子102a，加热器110，管状单元120a，冷却器130a，第二收集容器140a以及泵150。
该破碎机160包括多个辊子162和鼓风机164。该破碎机160可以具有两个辊子162。所述辊子彼此转向相反，从而辊子162轧碎从破碎机160上部供应的荧光灯。荧光灯的碎片被收集在第一收集容器100a内。如果辊子162的外表面之间的距离大于大约5cm，则荧光灯的每个碎片的尺寸比较大，以致于在荧光灯碎片上的汞可能难于蒸发。辊子162的外表面之间的距离可以不大于5cm。或者，可以根据每个荧光灯的尺寸来调整辊子162外表面之间的距离。
该鼓风机164被设置在辊子162的上方，用于引导辊子162附近的空气吹向第一收集容器100a。该鼓风机164将由荧光灯碎片放出的气体和荧光灯碎片的颗粒导向第一收集容器100a。
所述第一收集容器100a被设置在破碎机160的下方。该第一收集容器100a包括上开口和侧开口。所述上开口对应于第一收集容器100a的上表面，侧开口设置在第一收集容器100a的侧壁上。第一收集容器100a的上部为圆柱形。例如，第一收集容器100a的直径和高度均大约为1米。第一收集容器100a的上表面为圆锥形，从而收集从破碎机160掉落下来的荧光灯碎片。如果第一收集容器100a的直径和高度大约为1米，则第一收集容器100a能够接收大约200个荧光灯的碎片，重量大约为4kg。也可改变第一收集容器100a的尺寸和形状。
第一收集容器100a包括陶瓷、铁、不锈钢等，从而第一收集容器100a的内表面不与从荧光灯碎片上蒸发出的荧光材料、汞、玻璃等发生反应。
所述盖子102a设置在第一收集容器100a上，用于打开和关闭与第一收集容器100a的上部相对应的上开口。盖子102a在轧碎荧光灯的过程中被打开，而在加热荧光灯碎片期间关闭，用以防止含汞气体回流。盖子102a可以包括引导空气从外部进入第一收集容器100a的阀。
加热器110邻近第一收集容器100a，用于加热第一收集容器100a和设置在第一收集容器100a内的荧光灯碎片。加热器110可以是电加热器。该加热器110围绕第一收集容器100a，从而在不低于汞的沸点356.66℃的温度下加热第一收集容器100a。如果在高于沸点的温度下加热第一收集容器100a，则第一收集容器100a的使用寿命会缩短，并且蒸发的气体可能包括诸如荧光材料等杂质。加热器110可以在大约100℃到大约300℃的温度下加热第一收集容器100a。或者，加热器110可以使用电磁辐射直接加热荧光灯碎片。
所述管状单元120a包括连接部分122a和冷凝部分124a。该管状单元120a将在第一收集容器100a中产生的气体导入第二收集容器140a和泵150。
所述连接部分122a与第一收集容器100a的侧壁相连。该连接部分122a对应于侧开口。该冷凝部分124a与连接部分122a相连且为螺旋形，其螺旋轴线大致与重力方向平行，从而液态汞向下流动。所述连接部分122a的直径不小于冷凝部分124a的直径。两个螺旋管可以是平行连接，以便形成U形的冷凝部分124a。连接部分122a和冷凝部分124a的表面可以具有凹陷和突起，从而增加导热性。冷凝部分124a的直径可以不大于大约1mm，并且冷凝部分124a的长度可以不大于大约50cm。
所述冷却器130a围绕冷凝部分130a，从而冷却冷凝部分124a以及冷凝部分124a内的气体。如果在冷凝部分124a内的气体被冷却，汞的饱和蒸汽压降低，从而在冷凝部分124a内的汞蒸汽被液化。该冷却器130a在汞的熔点温度大约-38.86℃到大约0℃的温度下冷却冷凝部分124a。如果该冷凝部分124a在低于大约-38.86℃的温度下被冷却，则凝固的汞会附着在冷凝部分124a的内表面上，从而防止气体流动以及液态汞的积聚。冷却器130a可以在大约-20℃到大约0℃的温度下冷却该冷凝部分124a。借助与第一收集容器100a的温度相对应的饱和蒸汽压和与冷却器130a的温度相对应的饱和蒸汽压之间的差值来收集液态汞。
第二收集容器140a设置在冷却器123a的下方，以便收集液态汞。所述液态汞在重力的作用下从冷凝部分124a向下流动进入第二收集容器140a。
可以在冷凝部分124a内与第二收集容器140a相应的位置设置金属滤网128a，以便易于收集液态汞。
泵150与冷凝部分124a相连，以便抽吸已经从其中除去液态汞的气体。泵150的比容量可以不大于大约100l/min，从而气流为层流。或者，泵150的比容量也可以为大约20l/min。或者，泵150可以包括旋转式泵。
泵150包括过滤来自管状单元120a的气体的过滤器152。活性炭或棉芯过滤器等可以用作过滤器152。
如果泵150正在运行，则来自外界的气体通过盖子102a和对应上部的上开口之间的间隙进入第一收集容器100a，顺序通过第一收集容器100a、管状单元120a和泵150。泵150以大约20l/min的低流速抽吸，从而空气在第一收集容器100a内被充分地加热。气体由具有过滤器152的泵150排出。
图2是表示根据本发明典型实施例的回收荧光灯的方法的流程图。
参照图2，在步骤S100中，荧光灯的碎片在大约100℃到300℃的温度下被加热，以便产生含汞蒸汽的气体。荧光灯碎片的加热温度不高于汞的沸点。
在步骤S102中，含有汞蒸汽的气体从荧光灯碎片开始被输送一段距离。可以通过金属管来输送该气体。
在步骤S104中，被输送气体在到大约-38℃到大约0℃的温度下被冷却，以形成液态汞。该被输送气体的冷却温度不低于汞的熔点。
在步骤S106中，液态汞被收集。
图3是表示根据本发明另一典型实施例的回收荧光灯的方法的流程图。
参照图1和图3，在步骤S200中，辊子162彼此转向相反，以便轧碎从破碎机160上部供入的荧光灯。盖子102a在荧光灯的破碎过程中是打开的。在荧光灯和辊子162的外表面之间的摩擦力形成压应力，用以破碎在辊子162之间的荧光灯。在荧光灯的轧碎过程中，鼓风机164将由荧光灯碎片发出的气体以及荧光灯碎片的颗粒导向第一收集容器100a。
在步骤S202中，在辊子162下方的第一收集容器100a收集荧光灯的碎片。
盖子102a被关闭，以防止含汞气体回流。可以从外界经过盖子102a和对应于第一收集容器100a上部的上开口之间的间隙向第一收集容器100a供应空气。
在步骤S204中，收集到的荧光灯碎片在大约100℃到大约300℃的温度下被加热，以形成含有汞蒸汽的气体。荧光灯的碎片在不高于汞的沸点的温度下被加热。若荧光灯的碎片在高于汞的沸点的温度下被加热，第一收集容器100a的内表面可能会与第一收集容器100a内的气体发生反应，从而第一收集容器100a的内表面可能会受到污染，而且荧光灯碎片上的杂质可能会随着汞一起蒸发。气体为外部供应的空气和汞蒸汽的混合物。
在第一收集容器100a在大约100℃到大约300℃的温度下被加热的同时，泵150运行，使得含有汞蒸汽的气体被导入连接部分122a。外部提供的空气维持第一收集容器100a的压力。泵可以运行大约一小时的时间，以使得第一收集容器100a内的所有汞被除去。
在步骤S206中，连接部分122a内的气体被导向冷凝部分124a。为了增加冷凝部分124a的表面积，冷凝部分124a的直径小于连接部分122a的直径，并且冷凝部分124a具有螺旋形状，其螺旋轴线大致平行于重力方向。
在步骤S208中，冷凝部分124a中的气体在大约-20℃到约0℃的温度下被冷却，以液化汞蒸汽。液态汞向下流动，从而被收集在位于冷凝部分124a的下方的第二收集容器140a内。在冷凝部分124a内对应第二收集容器140a设有金属滤网128，用以引导液态汞进入第二收集容器140a。
在步骤S210中，第二收集容器140a收集液态汞。
泵150的过滤器152过滤除去液态汞之后的剩余气体。
根据本发明，荧光灯的碎片在不高于汞的沸点的温度下被加热，并且该回收设备包括冷凝部分124a，以降低能量消耗。此外，泵150包括过滤器152，从而使得通过过滤器的剩余气体基本上不含汞。
图4是表示根据本发明典型实施例的回收设备的剖视图。
除了第二收集容器之外，图4中的回收设备与图1中的相似。因此，使用相同的附图标记来表示与图1相同或类似的零部件，并且省略任何进一步的说明。
参照图4，所述回收设备包括破碎机160，第一收集容器100a，盖子102a，加热器110，管状单元120b，冷却器130b，两个第二收集容器140b，以及泵150。
管状单元120b包括连接部分122b和冷凝部分124b，从而引导第一收集容器100a中所产生的气体进入第二收集容器140b和泵150。
连接部分122b与第一收集容器100a的侧壁相连，并且该连接部分122b对应第一收集容器100a的侧开口。冷凝部分124b与连接部分122b相连并且为螺旋形，其螺旋轴线大致平行于重力方向，从而液态汞向下流动。四个螺旋管平行地相连接，形成W形的冷凝部分124b。冷凝部分124b的直径可以不大于大约1mm，并且冷凝部分124b的长度可以不大于大约1m。
冷却器130b围绕冷凝部分124b，从而冷却冷凝部分124b及其内的气体。
第二收集容器140b设置在冷却器124b的下方，用以收集液态汞。液态汞在重力作用下从冷凝部分124b向下流动进入第二收集容器140b。
在冷凝部分124b内对应第二收集容器140b可以设置两个金属滤网128b，以便容易地收集液态汞。
因此，冷凝部分124b的长度有所增加，而且该回收设备包括两个第二收集容器140b，从而通过该回收设备改善了回收汞的回收率。
图5是表示根据本发明另一典型实施例的回收设备的剖视图。
除了换热部分之外，图5的回收设备与图1的相同。因此，使用相同的附图标记来表示与图1所示相同或类似的零部件，并且省略任何进一步的说明。
参照图5，该回收设备包括破碎机160，第一收集容器100a，盖子102a，加热器110，管状单元120c，冷却器130c，第二收集容器140c，以及泵150。
管状单元120c包括连接部分122c，冷凝部分124c和换热部分126c，用来引导第一收集容器100a中所产生的气体进入第二收集容器140c和泵150。
连接部分122c与第一收集容器100a的侧壁相连，用以引导第一收集容器100a内的气体进入冷凝部分124c。
冷凝部分124c与连接部分122c相连并且为螺旋形，其螺旋轴线大致平行于重力方向，由此使得液态汞在重力作用下向下流动。
换热部分126c设置在冷凝部分124c和泵150之间，并且设置在连接部分122c附近，以此预冷却连接部分122c内的气体。
连接部分122c和换热部分126c形成换热器170。
冷却器130c围绕冷凝部分124c，以冷却冷凝部分124c及其内的气体。当冷凝部分124c内的气体被冷却时，汞的饱和蒸汽压被降低，使得冷凝部分124c内的汞蒸汽被液化。
第二收集容器140c设置在冷却器124c的下方，用以收集液态汞。
在冷凝部分124c内对应第二收集容器140c可以设置金属滤网128c，以便容易地收集液态汞。
图6是表示根据本发明另一典型实施例的回收荧光灯的方法的流程图.
参照图6，在步骤S300中，荧光灯碎片在大约100℃到大约330℃的温度下被加热，以产生含有汞蒸汽的气体。用于加热荧光灯碎片的温度不高于汞的沸点。
在步骤S302中，含有汞蒸汽的气体从荧光灯碎片开始被输送一段预定距离，并且利用冷却气体来预冷却含有汞蒸汽的气体。
在步骤S304中，被预冷却的气体在到大约-38℃到大约0℃的温度下被冷却，以形成液态汞。
在步骤S306中，该液态汞被收集。
除去液态汞之后的剩余气体被输送邻近含汞蒸汽的气体，从而预冷却含有汞蒸汽的气体。
图7是表示根据本发明另一典型实施例的回收荧光灯的方法的流程图。
参照图7，在步骤S400中，辊子162彼此转向相反，以便轧碎从破碎机160的上部供入的荧光灯。
在步骤S402中，在辊子162下方的第一收集容器102a借助重力收集荧光灯的碎片。
在步骤S404中，收集到的荧光灯碎片在大约100℃到大约300℃的温度下被加热，以形成含有汞蒸汽的气体。
在步骤S406中，运行泵150，从而将含有汞蒸汽的气体导入换热器170的连接部分122c并预冷，同时该第一收集容器100a在大约100℃到大约300℃的温度下被加热。
在步骤S408中，连接部分122c中的气体被导入冷凝部分124c，并且在大约-20℃到大约0℃的温度下被冷却，从而液化汞蒸汽。
在步骤S410中，第二收集容器140c收集液态汞。
在步骤S412中，除去液态汞之后的剩余气体被输送到换热部分126c。
泵150中的过滤器152过滤来自换热部分126c的剩余气体。
因此，所述回收设备包括换热器170，从而降低了该回收设备的能量消耗。
图8是表示根据本发明另一典型实施例的回收设备的剖示图。
除了入口和盖子之外，图8的回收设备与图1的相同。因此，使用相同的附图标记来表示与图1所示相同或类似的零部件，并且省略任何进一步的说明。
参照图8，该回收设备包括破碎机160，第一收集容器100b，盖子102b，加热器110，管状单元120a，冷却器130a，第二收集容器140a，以及泵150。
所述第一收集容器100b设置在破碎机160的下方，并且该第一收集容器100b为圆柱形。第一收集容器100b包括上开口、第一开口和第二开口。上开口对应于第一收集容器100b的上部。第一和第二开口对应于第一收集容器100b的侧壁。第一开口与第二开口相对。
连接部分122a与第一收集容器100b的侧壁相连，并且连接部分122a对应第一开口。入口设置在与收集部分122a相对的侧壁部分上，并且该入口对应第二开口。入口104可以包括阀104a。该阀104a控制由外部向第一收集容器100b供入的空气量。
由外部供入的空气维持第一收集容器100b内的压力。
盖子102b设置在第一收集容器100b上，以便打开和关闭对应于第一收集容器100b上部的上开口。盖子102b在轧碎荧光灯的期间是打开的，并且在加热荧光灯碎片时关闭，用以防止含汞气体回流。盖子102b关闭，密封对应于第一收集容器100b上部的上开口。
泵150与冷凝部分124a相连，用以抽吸除去液态汞之后的气体。
当泵150运行时，空气由外部通过入口104进入第一收集容器100b，从而连续地经过第一收集容器100b、管状单元120a以及泵150。连接部分122a和入口104之间的距离比连接部分122a和对应于第一收集容器100b上部的上开口之间的距离长，从而使得空气在第一收集容器100b内停留的时间增长。
除去液态汞之后的剩余气体经过过滤器152排出。
因此，由外部供入的空气在第一收集容器100b内被充分地加热，从而增加该回收设备的产出率。
图9是表示根据本发明另一典型实施例的回收设备的剖视图。
除了第三收集容器之外，图9中的回收设备与图1中的相同。因此，使用相同的附图标记来表示与图1相同或类似的零部件，并且省略任何进一步的说明。
参照图9，该回收设备包括破碎机160，第一收集容器100c，盖子102a，加热器110，管状单元120a，冷却器130a，第二收集容器140a，第三收集容器142，以及泵150。
所述第一收集容器100c被设置在破碎机160的下方。该第一收集容器100c包括上开口、底开口和侧开口。所述上开口对应于第一收集容器100c的上表面，底开口对应于第一收集容器100c的底表面。侧开口形成在第一收集容器100c的侧壁上。第一收集容器100c为圆柱形。对应于上表面的上开口的尺寸大于对应于底表面的底开口的尺寸。第一收集容器100c的上表面为圆锥形，以便收集从破碎机160掉下来的荧光灯碎片。第一收集容器100c的底表面为圆锥形，以便将液态汞收集在第一收集容器100c内。
第三收集容器142位于第一收集容器100c的下方，并且第三收集容器142通过通孔与第一收集容器100c相连。在第一收集容器100c和第三收集容器142之间设置有过滤器144，用于防止荧光灯的碎片掉入第三收集容器142。
当加热器110加热第一收集容器100c时，在荧光灯碎片上的部分汞被蒸发，从而汞蒸汽被导入管状单元120a，而荧光灯碎片上的另一部分汞被液化，从而液态汞被导入第三收集容器142。
因此，回收设备包括第三收集容器142，从而使得第一收集容器100c内的液态汞被收集进入第三收集容器142。
用于回收汞的性能试验生产出如图1所示的回收设备。
此时，第一收集容器100a为圆柱形。第一收集容器100a的直径和高度为一米。破碎机160轧碎200个CCFL。每个CCFL的长度为30厘米。破碎机160的辊子162的外表面之间的距离为5毫米。第一收集容器100a接受4kg的CCFL碎片。CCFL的碎片包括金属电极。
位于第一收集容器100a上的盖子102a关闭，并且加热器110在200℃的温度下加热第一收集容器100a，从而形成含有汞蒸汽的气体。冷却器130a将在冷凝部分124a内的汞蒸汽冷却到-10℃。当第一收集容器100a被加热，并且汞蒸汽被冷却到上述温度时，比容量为20l/min的泵150工作1小时。
在第二收集容器140a内收集到436mg的汞。一个CCFL具有2.5mg的汞，因此200个CCFL具有500mg的汞。因此，回收设备的回收率为87％。
制造如图1所示的另一个回收设备，其中第一收集容器的尺寸有所不同。
在此，第一收集容器为圆柱形，第一收集容器的高度和直径为2.5m。破碎机破碎3000个CCFL。每个CCFL的长度为30cm。破碎机的辊子的外表面之间的距离为5mm。第一收集容器接受60kg的CCFL碎片。CCFL的碎片包括金属电极。
位于第一收集容器上的盖子关闭，并且加热器在250℃的温度下加热第一收集容器，用以形成含有汞蒸汽的气体。冷却器将在冷凝部分内的汞蒸汽冷却到-10℃。当第一收集容器被加热，并且汞蒸汽被冷却到上述温度时，比容量为20l/min的泵工作2个小时。
在第二收集容器内收集到6.7g汞。一个CCFL具有2.5mg的汞，因此3000个CCFL具有7.5g的汞。因此，该回收设备的回收率为89％。
制造如图1所示的又一个回收设备，其中改变第一收集容器的尺寸。
在此，第一收集容器为圆柱形。第一收集容器的高度和直径为4m。破碎机破碎12000个CCFL。每个CCFL的长度为30cm。破碎机的辊子的外表面之间的距离为5mm。第一收集容器接受240kg的CCFL碎片。CCFL的碎片包括金属电极。
位于第一收集容器上的盖子关闭，并且加热器在300℃的温度下加热第一收集容器，用以形成含有汞蒸汽的气体。冷却器将在冷凝部分内的汞蒸汽冷却到-10℃。当第一收集容器被加热，并且汞蒸汽被冷却到上述温度时，比容量为20l/min的泵工作3个小时。
在第二收集容器内收集到27.1g汞。一个CCFL具有2.5mg的汞，因此12000个CCFL具有30g汞。因此，该回收设备的回收率为90％。
尽管并不想被理论束缚，但是下面仍要介绍一下关于在不高于汞的沸点的温度下加热荧光灯碎片能够收集到汞的可能的原因。
在封闭容器内的气化过程会进行，直到返回液体的分子数与离开液体的分子数大致相等，由此在液体和蒸汽之间形成平衡。在这一点上，以“饱和”来表示这种状况。饱和蒸汽的压力被称为饱和蒸汽压。
由于分子的动能与温度成比例，因此脱离液体的分子数会增加。蒸汽压力等于大气压力的温度被称为“沸点”。
室温下，在预定体积内的部分汞以气相形成汞蒸汽，而在预定体积内的剩余部分的汞以液相形成液态汞。
图10是表示汞的饱和蒸汽压和温度之间的关系的曲线图，而表1表示随温度变化的汞的饱和蒸汽压。
表1


参照图10和表1，在200℃、250℃和300℃的温度下，汞的饱和蒸汽压分别为13Torr、70Torr和220Torr。1Torr相当于1mmHg。若温度低于0℃，汞的饱和蒸汽压可以忽略。如果温度高于汞的沸点356.66℃，所有的汞都是处于气相的汞蒸汽。
如果温度低于356.66℃，在预定体积内的部分汞为汞蒸汽，而在该预定空间内的剩余的汞为处于液相的液态汞。也就是说，尽管温度低于汞的沸点，汞的一部分仍为处于气相的汞蒸汽。例如，如果温度为125℃，饱和蒸汽压为1Torr，而汞蒸汽的重量为大约8g。
如果饱和汞蒸汽的温度降低，对应于饱和蒸汽压差的那部分汞蒸汽会液化。例如，如果对应260℃的汞蒸汽的重量为10g/m3，小于饱和汞蒸汽的重量，并且汞蒸汽的温度下降到0℃，则基本所有的汞蒸汽会液化。
根据本发明的典型实施例的回收设备引导高温汞蒸汽进入低温的冷凝部分。也就是说，在第一收集容器内的蒸汽压小于饱和蒸汽压，从而使得荧光灯碎片上的汞不断蒸发。
如果冷凝部分内的温度为-10℃，则冷凝部分的饱和蒸汽压可以忽略不计，从而基本所有的汞蒸汽液化，并且液态汞被收集在第二收集容器内。
工业实用性根据本发明，荧光灯的碎片在不高于汞的沸点的温度下被加热，从而使得回收设备的能量消耗和尺寸都减小，并且该回收设备出故障的可能性也降低。此外，泵具有过滤器，从而使得通过过滤器的剩余气体基本不含汞。
此外，所述回收设备包括冷凝部分和换热器，从而使得气流为层流，由此降低了能量消耗。
尽管介绍了本发明的典型实施例，但是可以理解到，本发明并不局限到这些具体实施例，本领域技术人员在不脱离本发明的下文所要求的保护范围的情况下可以做出各种变化和改动。
权利要求
1.一种回收荧光灯的方法，该方法包括步骤在大约100℃到大约330℃的温度下加热荧光灯碎片，以形成含有汞蒸汽的气体；在大约-38℃到大约0℃的温度下冷却含有汞蒸汽的气体，以形成液态汞；以及收集所述液态汞。
2.如权利要求1所述的方法，在形成含有汞蒸汽的气体之前，还包括破碎荧光灯的步骤。
3.如权利要求2所述的方法，其中，每个荧光灯碎片的尺寸不大于大约5cm。
4.如权利要求2所述的方法，还包括步骤引导荧光灯碎片发出的气体和荧光灯碎片的颗粒进入第一收集容器。
5.如权利要求1所述的方法，还包括步骤将来自荧光灯碎片的含有汞蒸汽的气体输送一段预定距离。
6.如权利要求5所述的方法，在输送含有汞蒸汽的气体之后，还包括利用冷却的气体预冷却含有汞蒸汽的气体的步骤。
7.如权利要求5所述的方法，其中，含有汞蒸汽的气流为层流。
8.如权利要求1所述的方法，还包括步骤过滤已从中除去液态汞的剩余气体。
9.一种回收荧光灯的方法，该方法包括步骤利用两个彼此转向相反的辊子轧碎荧光灯；在所述辊子的下方收集荧光灯碎片；在大约100℃到大约300℃的温度下加热收集到的荧光灯碎片，用以产生含有汞蒸汽的气体；将含有汞蒸汽的气体输送到冷凝部分，其中所述冷凝部分为螺旋形，并且所述螺旋形具有与重力方向大致平行的螺旋轴线；在冷凝部分中以大约-20℃到大约0℃的温度冷却所述气体，以液化汞蒸汽；收集液态汞；以及过滤已经从中除去液态汞的剩余气体。
10.一种回收荧光灯的方法，该方法包括步骤利用两个转向彼此相反的辊子轧碎荧光灯；在所述辊子的下方收集荧光灯碎片；在大约100℃到大约300℃的温度下加热收集到的荧光灯碎片，以产生含有汞蒸汽的气体；将含有汞蒸汽的气体输送到换热器，以预冷却被输送的气体；向冷凝部分输送被预冷却的气体，其中所述冷凝部分为螺旋形，所述螺旋形具有与重力方向大致平行的螺旋轴线；在冷凝部分中以大约-20℃到大约0℃的温度冷却所述气体，以液化汞蒸汽；收集液态汞；将已经从中除去液态汞的剩余气体输送到换热器；以及过滤通过换热器的剩余气体。
11.一种回收设备，包括收集荧光灯碎片的第一收集容器；临近第一收集容器的加热器，用以加热第一收集容器，以便形成含汞蒸汽的气体；管状单元，其包括连接到第一收集容器的连接部分以及与连接部分相连的冷凝部分，其中所述冷凝部分为螺旋形，其螺旋轴线与重力方向大致平行，所述管状单元引导含汞蒸汽的气体；冷却器，其围绕冷凝部分，以便冷却冷凝器部分中的气体，进而液化汞蒸汽；位于冷凝部分下方的第二收集容器，用以收集液态汞；以及与冷凝部分相连、用以抽吸气体的泵。
12.如权利要求11所述的回收设备，还包括设置在第一收集容器上方、用于轧碎荧光灯的破碎机。
13.如权利要求12所述的回收设备，其中，破碎机包括旋转方向彼此相反的两个辊子。
14.如权利要求13所述的回收设备，其中，所述辊子的外表面之间的距离不大于大约5cm。
15.如权利要求12所述的回收设备，还包括鼓风机，所述鼓风机将荧光灯碎片发出的气体和荧光灯碎片的颗粒导向第一收集容器。
16.如权利要求11所述的回收设备，还包括设置在第一收集容器上的盖子，以便打开和关闭该第一收集容器的上开口。
17.如权利要求16所述的回收设备，其中，当盖子关闭时，所述盖子密封第一收集容器的上开口，并且第一收集容器包括入口，该入口设置在第一收集容器上与连接部分相对的位置处。
18.如权利要求17所述的回收设备，其中，所述入口包括控制由外部向第一收集容器供入的空气量的阀。
19.如权利要求11所述的回收设备，还包括位于第一收集容器下方的第三收集容器，以便收集液态汞。
20.如权利要求11所述的回收设备，其中，所述加热器包括电加热器。
21.如权利要求11所述的回收设备，其中，所述加热器在大约100℃到大约300℃的温度下加热第一收集容器。
22.如权利要求11所述的回收设备，其中，所述连接部分的直径大于冷凝部分的直径。
23.如权利要求11所述的回收设备，其中，所述冷凝部分包括两个螺旋管，这两个螺旋管平行地相连，以便形成U形的冷凝部分。
24.如权利要求11所述的回收设备，其中，所述冷凝部分包括四个螺旋管，这些螺旋管平行地相连，以便形成W形的冷凝部分，并且所述回收设备包括设置在冷凝部分下方的两个收集容器。
25.如权利要求11所述的回收设备，其中，所述冷凝部分包括2n个平行地相连接的螺旋管，所述回收设备包括设置在冷凝部分下方的n个收集容器，其中n为正整数。
26.如权利要求11所述的回收设备，其中，所述冷凝部分包括对应于第二收集容器设置的金属滤网。
27.如权利要求11所述的回收设备，其中，所述管状单元还包括位于冷凝部分和泵之间且在连接部分附近的换热部分，以便与连接部分进行热交换。
28.如权利要求11所述的回收设备，其中，所述冷却器在大约-20℃到大约0℃的温度下冷却冷凝部分内的气体。
29.如权利要求11所述的回收设备，其中，所述泵包括过滤通过所述泵的气体的过滤器。
30.如权利要求29所述的回收设备，其中，所述过滤器还包括活性炭或棉芯过滤器。
31.如权利要求11所述的回收设备，其中，含汞蒸汽的气流为层流。
32.如权利要求31所述的回收设备，其中，所述泵的比容量不大于大约100l/min。
33.如权利要求11所述的回收设备，其中，所述泵包括旋转式泵。
全文摘要
一种能够降低能量消耗并且不妨害生态环境的回收荧光灯的方法，以及用于实施该回收方法的设备，荧光灯的碎片在100℃到330℃度之间被加热以便形成含有汞蒸汽的气体。该含有汞蒸汽的气体在大约－38℃到0℃的温度下被冷却以形成液态汞。收集液态汞。因此，荧光灯的碎片在不高于汞的沸点的温度下被加热，从而降低能量消耗并且减小回收设备的尺寸，还能减小回收设备发生故障的可能性。
文档编号B09B3/00GK1902723SQ200480039347
公开日2007年1月24日 申请日期2004年8月11日 优先权日2003年12月31日
发明者金重玄, 张铉龙, 李相裕 申请人:三星电子株式会社