专利名称：从废弃荧光灯管和类似碎灯中机械分离各种材料/物质用的方法和系统的制作方法
技术领域：
本发明一方面涉及一种在专利权利要求1的前序部分中说明的那种类型的方法，另一方面涉及一种在专利权利要求6的前序部分中说明的那种类型的系统。
因此本发明涉及从废弃的荧光灯管和破碎的类似的纸压放电灯中机械分离各种材料/物质用的方法和系统两者。
技术现状荧光灯管有低压放电灯类型，它在大多数情况下设计为每端有一阴极的封闭玻璃管(该管例如可以是直管、圆形或弯成U形)。该玻璃管围住一种含汞蒸汽的填充气体。当荧光灯管通电时，电子流从一个阴极到另一极通过该填充气体。然后该填充气体中的汞原子被电子流以这样一种方式激发作用，就是它们发射不可见的紫外辐射。在玻璃的内侧有一层荧光粉(荧光物质)，荧光粉具有将该短波紫外辐射转化为长波可见光的性能。
因为荧光灯管由此包含一定量(虽然是小量)的汞，所以从环境观点看，当处置用过的荧光灯管时，以有效而安全的方式处理这些管中的汞是极端重要的。因此必须将废弃的荧光灯管看作极端有害的废物，将它们送到一个特定的清除工厂，在那里可以处理汞，并以从环境保护的观点看是有效而又完全令人满意的方式回收汞。
在待处置的荧光灯管中，从汞蒸汽中冷凝的汞处于玻璃管壁的内侧上，因为该内侧涂有荧光粉层，所以大部分冷凝的汞处于荧光粉内。
其余成氧化汞和/或汞齐形式的汞，也作为沉淀颗粒沉积在玻璃管壁的内侧上，特别是在荧光灯管两端处的阴极附近。
分析破碎的或磨碎的荧光灯管的各部分额外地表明，所谓阴极屏栅(通常是一个围绕阴极弯曲的铁片)本身能够具有相当高的汞浓度，因它应当是分离汞的特定处理(如蒸馏)的主要对象。
已知有许多用于从废弃的荧光灯管中处理含汞荧光粉的方法。在这些已知方法的一种方法中，将荧光灯管的阴极和包括金属端部套管的端部区段(装有接触销的端部管座)切割变松或从管子其余部分上切割下来，使管子的其余部分在其两端开口。然后可以抽吸荧光粉或利用某种合适的带长柄的插杆式刮刀通过两端开口的玻璃管从一端到另一端推拉而从管中刮出荧光粉。
虽然确实大部分含汞的荧光粉可以以此种方式从切去两端的玻璃管中清除掉，但在荧光灯管的切下的两端区段中存在的含汞荧光粉和氧化汞却不能以此种方式处理和回收。这些切下的端部区段当然可以进行后处理和蒸馏。
当废弃荧光灯管的破碎涉及整个打碎荧光灯管时(例如在一个螺旋给料机中)，这还包括用作玻璃管端部密封件和用作阴极座架的氧化铅玻璃将与荧光灯管其余部分的冕牌玻璃相混合的结果。这是一个相当大的缺点，因为这意味着由此限制了将回收的玻璃作为原料用于制造新的玻璃产品的可用性。将回收的玻璃作为回收的原料用于制造新的玻璃产品的价值就这样大大降低了。
发明目的本发明的目的是建立一种有效的新颖方法和系统，用于从破碎的废弃荧光灯的所有部分中机械分离各种材料/物质，特别是分离所有汞。
更具体地说，本发明的目的是以这样的方式进行荧光灯管的机械处理和分离，使得将荧光灯管的组成部分(在非常一般的术语意义上)分离和分隔为四个组分，即非磁性和磁性端部套筒材料(端部管座材料)、玻璃和荧光粉。至于回收的玻璃，特别希望保证从端部套管得到的铅玻璃不与荧光灯管其余部分得到的冕牌玻璃混合。发明概要本发明的上述目的是通过下述事实来达到的，就是该方法包括权利要求1特征部分中说明的措施，而可以用来实施该方法的相应系统具有在权利要求6特征部分中说明的特点。
根据本发明的方法，废弃的荧光灯管被送入一个击碎机(最好是一个锤碎机)，在那里它们被破碎为相当大的碎块或物料碎片。然后利用以相当高速度(如20m/s)运动的空气流将材料碎片从击碎机通过入口输入第一分离塔，在那里将较大的玻璃和金属物料碎片从空气流中分离出来并排出塔外(最好通过该塔底端部处的粗组分出口)，而较小的物料碎片和颗粒如荧光粉由空气流继续传送通过该塔的空气出口送出，该空气出口起细组分出口的作用。
从该塔中排放的较大物料然后由滤网/筛子分成玻璃碎片和金属碎片，玻璃碎片通过磁力分离器继续传送，而金属碎片被送入破碎机进行破碎，然后利用空气流通过入口引入第二分离塔。从该第二塔的粗组分出口排出的金属碎片然后也通过磁力分离器传送。利用该分离器分离出来的磁性物料其后收集在一个容器中，以便可以进行进一步处理，如蒸馏。
然后将通过磁力分离器的玻璃碎片送入玻璃破碎机，在该处使其进一步减小粒径，再利用一股新的空气流通过入口将其引入第三分离塔。从该塔的粗细分出口排出的玻璃碎片而后接受后处理并最后收集在一个废物容器内。夹带在从三个分离塔的出口出来的排放空气流中的荧光粉首先利用旋流器然后利用滤尘器从该排放空气中分离出来。在这样过滤后的排放空气中可能仍然存在的汞蒸汽最后利用木炭过滤器分离出来，以免汞蒸汽进入大气。
根据本发明的方法也可以通过权利要求2至5中说明的附加措施描述特征。
从分离塔内输送的空气流中分离出的较大物料碎片可以从塔内排出，例如利用配置在该处的回转泵通过塔底端部处的粗组分出口排出。
通过第一分离塔下游的滤网/筛子分离出的玻璃碎片和在第二塔中分离出的金属碎片可以通过例如皮带传送机形式的共同传送机路径上的磁力分离器输送。
从第三分离塔的粗组分出口中排放的玻璃碎片的后处理可以例如在一个最好通风的旋转的鼓式进给器或转鼓中进行数分钟，然后利用排放传送机从转鼓将玻璃向前输送到废玻璃容器中。
为了完成上述方法，最好使用具有权利要求6的特征部分中说明的特点的系统。根据本发明的该系统的基本特点是，该系统包括一个最好用风扇驱动的排放空气系统，该排放空气系统设计用于输送和分离物料碎片和颗粒并被供给从三个分离塔来的空气，每个分离塔具有物料入口、粗组分出口和位于塔的最上部分处的空气出口，后者作为细组分出口。用于最初破碎所供给的废弃荧光灯管的击碎机最好是一个锤碎机，其物料出口连接在第一塔的物料入口上。
将锤碎机用于最初击碎荧光灯管是最好的，因为此种击碎机将荧光灯管击碎为稍大的碎片，这意味着其中置有氧化铅玻璃的金属端部套管仍然相对地没有触动。因此大部分铅玻璃保持在端部套管中，未与玻璃的其余部分混合。
接受从第一分离塔的粗组分出口来的排放物料的滤网或筛子被用于将排放的物料碎片分为玻璃碎片和金属碎片。为了进一步破碎这些金属碎片，使用一个特定的金属破碎机，其物料出口连接在第二分离塔的入口上。该金属破碎机和玻璃破碎机及三个分离塔可以是本质上已知的类型。连接在分离塔的空气出口和排放空气系统抽吸风扇之间的旋流器及其下游的排放空气过滤器也可以是任何已知的合适类型。在旋流器中从空气内分离出的荧光粉经过旋流器中的底部出口方便地流出，直接向下进入一个荧光粉用的容器。
本发明系统的进一步发展可以同时具有在权利要求7至11中说明的特点。
在该系统的一个特别有利于环境保护的实施例中，该系统完全安装在一个封闭的外壳中，特别是一个封闭的标准集装箱中，箱内保持特定的压力，该特定压力低于已设置封闭外壳/集装箱的地点或空间中的周围大气压力。这种方式有效地避免了汞或汞蒸汽向外泄漏到外壳外部的周围环境中去的风险。
附图简述下面参照附图更详细地描述和说明本发明，这些附图一方面表示本发明系统的基本结构和各种荧光灯管材料通过系统的流动情况，另一方面，表示将系统内包括的各单元安置和集装在一个安装该系统的集装箱外壳中的例子。附图中
图1示意表示本发明的一个系统，更具体地表示该系统中包括的各单元如何配置成相互作用，图中“流动箭头”表示系统中荧光灯管物料的输送路径，该图并表示系统的风扇驱动的排放空气系统中的空气是如何流动的；图2以水平投影表示一个装入了本发明系统的商品实施例的集装箱外壳的内部；图3以垂直投影表示根据图2的集装箱外壳内部的系统结构。图示实施例的描述现在参考图1中系统图的最初情况，其中在该系统中待处理废弃的荧光灯管最好利用进料传送机(此处未示出)送入一个锤碎机2(参见箭头A)。已送入的荧光灯管在锤碎机2中锤为碎片，然后这些碎片利用系统的风扇排气系统(将在下面详细说明)产生的空气流4从锤碎机抽出。从锤碎机2抽出的荧光灯管碎片通过入口6引入一台竖直设置的第一分离塔8。该塔底部有一个带回转阀的粗组分出口10，用于从该塔排放较大的玻璃和金属材料碎片。这些较大的材料碎片从分离塔中的空气流中分离出来，而较小的材料碎片和颗粒如荧光粉由空气流向上传送通过其空气出口14离开该塔，该空气出口14位于顶部并用作细组分出口。如图1所示，该系统包括另两个分离塔8’和8”，它们也组成该系统的一部分并连接在由抽吸风扇16传动的共用排气系统上。每个分离塔8、8’、8”的空气出口14通过空气通道18和20互相连接。
然后从塔8排放的材料较大碎片通过一个滤网或筛子22，该筛子将它们分为玻璃碎片和金属碎片，玻璃碎片按照箭头24继续传送，而金属碎片按照箭头26继续传送到一个金属破碎机28。术语“筛子”在此后指“筛子”和“滤网”两者，但为清楚起见，将仅使用术语“筛子”。同样，术语“筛分”将指筛分和滤分两者。已进给的金属碎片在破碎机28中破碎为甚至更小的碎粒，然后这些碎粒由空气流30通过入口6引入第二分离塔8’。然后在该第二塔中从空气流分出的金属碎片通过该塔的回转阀12排放并被传送到皮带传送机32的一半上，皮带传送机32的另一半上沉积了从筛子22来的玻璃碎片(见箭头24)。在皮带传送机32的输送材料的上表面的紧上方有一个磁力分离器34，该分离器设置成横跨在传送机32的上方。利用磁力分离器34从皮带传送机32的上表面分出的从传送机的玻璃和金属路径得到的磁性颗粒，被收集在一个容器(蒸馏桶)36中，用于可能的进一步处理如蒸馏。在磁力分离器34下通过的没有分离掉的金属、塑料、电极和铅玻璃的碎片被收集在皮带传送机32端部处的废物容器38中。
通过分离器34的玻璃碎片然后送入玻璃破碎机42(参见箭头40)，在破碎机42中进一步减小玻璃碎片的尺寸。现在更加细分的玻璃然后利用空气流44从玻璃破碎机42继续传送，通过入口6进入第三分离塔8”。在分离塔8”中从空气流分出并经过回转阀12从塔中排放的玻璃其后被传送到一个传送机46上，传送机46将玻璃传送(参见箭头48)到鼓式给料机50的入口端上，玻璃在鼓式给料机内部遭受几分钟的最后后处理。玻璃从鼓式给料机50的出口端被传送到一个皮带传送机52上，从该处将玻璃最终传送(见箭头B)到废物容器54上。
从分离塔8、8’和8”的出口14通过空气通道56放出的悬浮物料主要由荧光粉组成，它们被继续传送入旋流器58的上端部中，在那里大部分荧光粉从空气流中分离出来并经过底部出口60排放(见箭头C)到一个荧光粉用的废物容器62中。在旋流器58中净化的空气而后继续通过通道64到滤尘器66，在那里空气中的较细微粒也被分离掉并传送到一个容器(蒸馏桶)。从滤尘器66排放的空气通过通道68继续传送到一组木炭过滤器70。在这些木炭过滤器中，任何残留的汞蒸汽最后从空气流中分离掉，该空气流从木炭过滤器通过通道72引到风扇16的吸入侧。在完全封闭的排放空气系统的情况下，现在已经到达风扇16的净化空气然后能够从风扇的增压传送侧(未示出)返回引到锤碎机2下游的流动路径4中。
如上所述，图1表示本发明系统的基本结构，即系统中包括的各单元如何被设计成互相相互作用。在实际中，系统当然这样设计，使得空气输送路径和各种皮带传送机的传送路径不是没有必要地长并且不占据过多空间。因此最好是整个系统这样设计，使得所包括的各单元(锤碎机、分离塔、破碎机、筛子、传送机、磁力分离器、转鼓进料机、旋流器、过滤器和风扇)从系统结构观点看以最优方式聚集在一起，而且它们易于检查和维修。
从环境保护观点看，也希望整个系统可以安装在一个封闭外壳内，其中可以维持一个特定的低于大气压的压力，该压力防止汞或汞蒸汽从系统泄漏出来而进入周围大气。
由于上述理由，给系统一个比图1中所示的更紧凑的商业设计是方便的。
图2和图3中表示这样一种商业设计，其中该系统安装在一个封闭的外壳单元中，例如在一个20英尺的标准集装箱74中。该系统的这种商业构造完全对应于图1中所示的基本结构，唯一的差别是该系统中包括的单元从功能和系统结构的观点看已经以最优方式安置。因为图2和图3涉及与图1中基本实施例的单元相同的单元，所以此处不需重新说明该系统的结构及其功能，相反只需参考图2和图3，图中各单元的标号与图1中相同。
权利要求
1.从废弃的荧光灯管和破碎的类似的低压放电灯中机械分离各种材料/物质用的方法，其特征在于a)废弃的荧光灯管被送入一个击碎机(2)中破碎为材料碎片，碎片利用空气流(4)引入第一分离塔(8)，较大的玻璃和金属材料碎片从空气流中被分离出来并从塔中排出，而较小的材料碎片和颗粒如荧光粉由空气流继续传送；b)已经从塔(8)排出的材料碎片利用滤网/筛子分为玻璃碎片和金属碎片；c)玻璃碎片通过磁力分离器(34)继续传送，而金属碎片被送入破碎机(28)，在该处被破碎而后利用空气流(30)引入第二分离塔(8’)，从该处通过磁力分离器继续输送；d)已经利用磁力分离器(34)分离出来的磁性材料碎片被收集在容器(36)中，用于可能的进一步处理，如蒸馏；e)已经通过磁力分离器的玻璃碎片被送入一个玻璃破碎机(42)，在那里进一步减小粒径，然后利用空气流(44)引入第三分离塔(8”)，从那里被排放，然后可以接受后处理，以便最后收集在废玻璃容器(54)中；f)荧光粉被夹带在从分离塔(8，8’，8”)出来的排出空气流中，首先利用旋流器(58)而后利用滤尘器(66)从该空气中分离出来，其后利用木炭过滤器(70)分离掉空气中任何残留的汞蒸汽。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，从每个塔的流入空气流中分离出来的较大物料碎片是利用配置在该塔底部处的回转阀(12)从相应的分离塔(8，8’，8”)排放出来的。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，利用空气流引入每个分离塔(8，8’，8”)的空气悬浮的微粒物料(特别是荧光粉)利用空气流继续向上通过该塔传送，并利用从塔内流出的空气流一起离开塔的上端。
4.根据上述权利要求中任何一项所述的方法，其特征在于，利用第一分离塔(8)下游的滤网/筛子分离出来的玻璃碎片和在第二塔(8’)中分离出来的金属碎片在一个共同的传送路径(32)中通过磁力分离器(34)输送。
5.根据上述权利要求中任何一项所述的方法，其特征在于，从第三分离塔(8”)中排放的玻璃碎片在一个旋转的最好是通风的鼓式进给器或转鼓(50)中后处理几分钟，然后从那里利用排放传送机(52)输送到废玻璃容器(54)。
6.从废弃的荧光灯管和破碎的类似的低压放电灯中机械分离各种材料/物质用的系统，例如供实施权利要求1的方法用的系统，其特征在于，该系统包括一个风扇驱动的排放空气系统，该系统设计用来输送和分离物料碎片和颗粒并被供给从三个分离塔(8，8’，8”)来的空气，这些分离塔设有入口(6)、粗组分出口(10)和用作细组分出口的空气出口(14)；一个击碎机(2)，被设计用来破碎所供给的废弃荧光灯管，其出口连接在第一分离塔(8)上，在第一分离塔中较大的物料碎片从将破碎物料由击碎机输送到塔中的空气流内分离出来，而较小的物料碎片和颗粒从该塔的空气出口(14)中与空气流一起被带入排放空气系统；一个滤网或筛子(22)，被设计成将从塔(8)的粗组分出口(10)中排放的物料碎片分成玻璃碎片和金属碎片；一个金属破碎机(28)，设置在筛子(22)和第二分离塔(8’)之间并被用于进一步破碎从筛子供给的金属碎片；一个第二分离塔(8’)连接在金属破碎机的出口上，一个磁力分离器(34)设置在一头的筛子(22)和第二塔(8’)的粗组分出口(10)与另一端的玻璃破碎机(42)之间，后者的出口连接在第三分离塔(8”)上；一个废玻璃容器(54)，设置成装入从第三塔(8”)的粗组分出口(10)来的玻璃碎片；以及一个旋流器(58)，具有连接在塔的空气出口(56)和排放空气系统的吸气风扇(16)之间的下游的排放空气过滤器(66，70)。
7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于一个接受从筛子(22)来的玻璃碎片和从第二塔(8’)的粗组分出口(10)来的金属碎片的皮带传送机(32)通过磁力分离机(34)延伸，使得当物料位于磁力分离机最近处时，传送机移动带表面上的磁性物料被分离器除去，同时传送机(32)的下游端部被设置成将玻璃碎片传送(40)到玻璃破碎机(42)而将金属碎片传送到废金属容器(38)。
8.根据权利要求6或7所述的系统，其特征在于，设置一个传送机路径，用于将玻璃碎片从第三分离塔(8”)的粗组分出口(10)传送到废玻璃容器(54)，该传送机路径顺序包括一个皮带传送机(46)，一个接受从皮带传送机(46)的排放端部来的物料的鼓式进料机或转鼓(50)，以及一个接受从鼓式进料机的排放端部来的物料并将该物料传送给废物容器(54)的排放传送机(52)。
9.根据权利要求6至8中任何一项所述的系统，其特征在于，每个分离塔在其粗组分出口(10)处有一个回转阀(12)，该阀设置在该塔的最低部分中并用于排放已从塔内流入空气流中分离出来的较大的物料碎片。
10.根据权利要求6至9中任何一项所述的系统，其特征在于，该击碎机为锤碎机(2)，该机打碎或敲裂供给的荧光灯管，使其成为相当大的碎块。
11.根据权利要求6至10中任何一项所述的系统，其特征在于，整个系统装入一个封闭的外壳(74)，最好是一个封闭的20英尺集装箱，其中保持特定的压力，该压力低于设置该外壳的地点或空间中的周围大气压力。
全文摘要
机械分离从破碎的废弃荧光灯管中得到的物料所用的方法和系统。该系统包括一个风扇驱动的排放空气系统,后者设计用于物料碎片的空气输送和分离并从三个分离塔(8,8’,8”)供给空气。荧光灯管由粉碎机(2)破碎后被传送到第一分离塔(8),在该处分离出较大的物料碎片,而较小的物料碎片和颗粒与流出空气一起离开该塔。筛子(22)将从该塔来的粗组分为玻璃碎片和金属碎片。从筛子出来的金属碎片通过连接在第二分离塔(8’)上的金属破碎机(28)。磁力分离机(34)从玻璃碎片和金属碎片用的传送机(32)分出磁性材料。玻璃碎片从传送机(32)通过连接到第三分离塔(8”)的玻璃破碎机(42)。从第三塔的粗组分出口出来,玻璃碎片经过一个转鼓传送到废物容器(54)。一个具有下游过滤器(66,70)的旋流器(58)从排放空气中分出荧光粉。
文档编号B03B9/06GK1182380SQ9619351
公开日1998年5月20日 申请日期1996年3月19日 优先权日1995年3月23日
发明者汉斯－埃里克·蒙松, 克里斯特·松德贝里 申请人:Mrt系统股份公司