（物理化学专业论文）废弃荧光灯的无害化综合回收处理.pdf

废弃荧光灯的无害化综合回收处理 吸附3 0m i n ，在此最佳工艺下处理汞废水，得到含汞2 6 2p g l 的废水，汞去除 率达到9 9 9 4 ，远低于国家规定的废水排放的最高标准。将此工艺放大，可适 于规模化处理废弃荧光灯。 另一方面，对于稀土三基色荧光灯，稀土三基色荧光粉具有重要的回收价值。 本文采用两种方法：化学气相传输法和泡沫浮选法对其进行富集分离。化学气相 传输法是通过不同金属氯化物的蒸汽压不同，以及不同金属氯化物之间形成气态 配合物的热力学行为不同对荧光粉中不同的元素进行分离。通过实验对原料与氯 化钠的比例、温度、原料与活性炭的比例和反应时间四个因素进行考察，得出了 混合荧光粉与活性炭比为1 ：3 0 、温度1 0 0 0o c 、反应时间1 小时、稀土混合物与 氯化钠的比为1 ：1 0 时，稀土氧化物的回收率最高。y 、c e 、e u 、t b 的回收率分 别为7 5 9 、9 7 、6 3 9 、8 6 。温度为9 0 0o c 、混合荧光粉：c = l ：2 0 、 反应2 小时、混合荧光粉与氯化钠比1 ：5 时各温度段稀土与非稀土元素的分 离率都比较高，即最易将稀土与非稀土元素分离。稀土与非稀土元素在室温段的 分离比为1 ：7 1 ，基本上实现稀土与非稀土的分离。 泡沫浮选法是利用矿物表面的物理化学性质差异来分离矿物颗粒的过程，通 过对荧光粉表面的z e t a 电位、浮选时的加药顺序、加药方式、浮选时间、阴离子 捕收剂、活化剂和抑制剂的考察，得出用泡沫浮选富集分离稀土荧光粉的最佳条 件为：p h8 0 ，在1 0 0m l 溶液中加入0 1g 荧光粉、o 0 1m o l l 十二烷基苯磺酸 钠2m l 作为捕收剂、0 0 0 1m o l l 氯化钠2m l 作为活化剂、0 0 1m o l l 柠檬 酸0 5l i l l 作为抑制剂。在此最佳工艺下，各种纯荧光粉的回收率分别为红粉 1 3 2 、绿粉8 5 6 、蓝粉3 7 4 、白色荧光粉3 6 7 。然后将该条件用到混合 荧光粉的浮选中，结果显示各个荧光粉相互之间没有影响，跟单一荧光粉浮选结 果一致。对浮选出的混合产品酸解，溶解掉红纷，可以对绿粉进行富集，绿粉回 收率为6 9 6 ，若再次进行富集能达至j j 8 4 。7 2 蓝粉在尾矿中，与绿粉分离， 白色荧光粉酸溶，商用荧光粉中的稀土元素即被分离。 通过以上实验研究可知对废弃荧光灯及荧光粉进行一系列的处理，可以避免 其对环境的影响，同时还能回收有价资源，对环境保护和资源可持续发展具有重 要意义。 关键词：废弃荧光灯汞稀土气相传输泡沫浮选 i i 废弃荧光灯的无害化综合回收处理 t r e a t m e n ta n dr e c y c li n g0 ft h e s p e n tf l u o r e s c e n tl a m p s m a j o r ：p h y s i c a lc h e m i s t r yn a m e ：q iw u k a is u p e r v i s o r ：s u ny a n h u i a b s t r a c t a tp r e s e n t ，e n t e r o n m e n t 。p r o t e c t i n ga n de n e r g y - s a v i n ga r et h em o s ti m p o r t a n t a s p e c t s i nt h ew o r l d a l lt h ec o u n t r i e s e n c o u r a g e dt ou s et h ee n e r g y - s a v i n g f l u o r e s c e n tl a m p se s p e c i a l l yt h e r a r ee a r t h 仃i - p h o s p h o rf l u o r e s c e n tl a m p s s o ，t h e w a s t e da m o u n t so ft h ef l u o r e s c e n tl a m p sg r a d u a l l y i n c r e a s i n g b u tt h ed i s p o s a lo ft h e s p e n tf l u o r e s c e n tl a m p so fd i f f e r e n tc o u n t r i e sa r ea l s od i f f e r e n t t h e r ea r eh a r m u f u l m e r c u r y , u s e f u lm e t a l ，g l a s sa n df l u o r e s c e n c ep o w d e r si nt h ef l u o r e s c e n tl a m p s ，s oi t w i l ln o to n l yw a s t er e s o u c e sb u ta l s op o l l u t et h ee n t e r o n m e n tt h a tw i t h o u tt r e a t m e n t o ft h es p e n tl a m p s i nt h i sp a p e r , w es t u d i e dt w oa s p e c t st h a tt h ed i s p o s a la n d r e c o v e r y o ft h eh a r m f u lm e r c u r ya n di nt h ef l u o r e s c e n tl a m p sa n dt h er e c o v e r ya n ds e p a r a t i o n o ft r i 。p h o s p h o rf l u o r e s c e n t p o w d e r s i ti sh e l p f u l t ot h e g r e e nl i g h t sa n dt h e s u s t a i n a b l ed e v e l o p m e n to ft h er e s o u r c e si i lo u r c o u n t r y t h i sp a p e r f i r s t l yi n t r o d u c e dt h ed e v e l o p m e n ti l lt h ed i p o s a lm e t h o do ft h es p e n t l a m p s 证h o m ea n da b r o a d e s p e c i a l l yt h er e c o v e r yo fm e r c u r ya n dt h er a r ee a r t h t r i p h o s p h o r sp o w d e r s ，a n dt h e nt h em a i nc o n t e n t so ft h i ss t u d yw e r ep r o p o s e d 1 1 1t h ef i r s ta s p e c t , t h ee x i s ts t a t eo ft h em e r c u r yi nt h es p e n tf l u o r e s c e n tl a m p s t h ed e s o r p t i o nw a y sa n dr e c o v e r ym e t h o d so fm e r c u r yw e r e i n v e s t i g a t e di nt h i ss t u d y t h et y p eo ft 83 6 w 3 6 5y z 3 6 r r 7 a 1 2p r o d u c e db yt h e f a c t o r yi sc h o o s e da st h e r e s e a r c ho b j e c t s t h er e s u l t ss h o w e dt h a tt h ec o n t e n to fg a s e o u sm e r c u r yi s1 5 9 i n t h es p e n tl a m p sa n ds oi tm u s tb eb r o k e nu n d e rl i q u o r t h ei n f l u e n c ef a c t o r so nt h e d e s o r p t i o ny i e l do fm e r c u r ys u c ha st h ec o n c e n t r a t i o no fa c e t o n e ，t h er a t i oo fs o l i d a n dl i q u i d ，t h et u r b u l e n c ee x t e n ta n dt h eu l t r a s o n i ct i m ew e r e i n v e s t i g a t e dt h o r o u g h l y , a n dt h eb e s tt e c h n i c so fb r o k e nl a m p sa n dd e s o r p t i o nm e r c u r y o b t a i n e da sf o l l o w s ： i i i c l e a nl a m p s ，c u tt h ee n d s ，b r o k ea b o u t3l a m p s ( 2 5 9 5 曲u n d e r3 0 a c e t o n es o l u t i o n , d i g e s t i o nb ys u l p h u r i ca c i d n i t r i ca c i d p o t a s s i u mp e r m a n g a n a t e ，s i f to u tb yt h e2 0 0 m e s h u l t r a s o n i c3 0m i n n u t e s ，f i l t r a t ea n dg e tt h el i q u i di n c l u d i n gm e r c u r y3 9 4m g l a tl a s t i tc a l ln o to n l yr e l e a s em e r c u r yf r o ml a m p s ，b u ta l s oc a p t u r eg a s e o u sm e r c u r y f r o mt h es t e p sa b o v e m o r e o v e r , t h ea c e t o n ec a l lb eo x i d i z e dt oc 0 2a n dh 2 0 a n d a v o i dt h ee n t e r o n m e n tp o l l u t i o n b yi n v e s t i g a t i n gt h ef a c t o r so nt h em e r c u r yr e m o v ee f f i c i e n c ys u c ha sd i f f e r e n t s u l f i d e s ，a m m o n i u mc h l o r i d e ，a g e i n gt i m ea n dt h ea m o u n t o ft h ef l o c c u l a n ta n da c t i v e c a r b o n t h eb e s tt e c h n i c so fr e m o v e m e n to fm e r c u r yi s ：t h em e r c u r ys o l u t i o nw a s p r e c i p i t a t e du s i n gf e s 0 7 61m g m ga tp h = 8w i t ht h ec o n c e n t r a t i o n12 6 9m g m go f n h 4 c ii se x i s i t e d t h e n ，t h ef l o c c u l a n tp a c 2 6 2m g m gw a sa d d e dt of l o c c u l a n t e d t h em e r c u r yf u r t h e r , a n da tl a s ta c t i v ec a r b o n6 3 5m g m gw a su s e dt oa b s o r bt h e m e r c u r yi o n sf o r3 0m i n u t e s t h ew a s t e w a t e rc o n t a i nm e r c u r y 2 6 2p g lw a s o b t a i n e da n dt h er e m o v ee f f i c i e n c yo ft h em e r c u r yi s9 9 9 4 ，w h i c hi ss a t i s f yt h e n a t i o n a ls t a n d a r do fm e r c u r yi nt h ed i s c h a r g e dw a t e r i fe n l a r g et h i st e c h n i c s ，i tc a l lb e u s e di n t h ei n d u s t r yt ot r e a tt h em e r c u r yi n t h es p e n tf l u o r e s c e n tl a m p s i nt h es e c o n da s p e c t ，r a r ee a r t ht r i - p h o s p h o r sp o w d e r sh a v ev e r yi m p o r t a n t r e c y c l ev a l u e t w om e t h o d sa r e u s e dt os e p a r a t ea n dr e c o v e rt h ef l u o r e s c e n c e p o w d e r sb yc h e m i c a lv a p o rt r a n s p o r t a t i o n a n df o a mf l o t a t i o n c h e m i c a lv a p o r t r a n s p o r t a t i o ni st h ew a yt os e p a r a t ed i f f e r e n te l e m e n t s o nt h eb a s i st h a td i f f e r e m t c h l o r i d e sh a v i n gd i f f e r e n tv a p o rp r e s s u r ea n dt h ec h l o r i d e sc a nf o r mv a p o rc o m p l e x e s a th i g h t e m p e r a t u r e t h ei n v e s t i g a t i o nw a sc a r r i e do u tf r o mt h ef a c t o r so f t h ed i f f e r e n t r a t i oo ft h ep h o s p h o rp o w d e r st os o d i u mc h l o r i d e ，t e m p e r a t u r e ，t h ea m o u n to fa c t i v e c a r b o na i l dr e a c t i o nt i m e t h er e s u l t ss h o w e dt h a tt h eb e s te x p e r i m e n tc o n d i t i o ni s t h a t ：t h er a r ee a r t hc h l o r i d e sy i e l d sa r et h eh i g h e s tw h e nt h er a t i oo fr a wm a t e r i a lt o s o d i u 】= nc l l l o r i d e1 ：10 r a wm a t e r i a lt oa c t i v ec a r b o n1 ：3 0 ，c h l o r i d ea t10 0 0 0 cf o r1h a tt h i sc o n d i t i o nt h ec h l o r i d ey i e l d so fye u , c ea n dt ba r e7 5 9 ，6 3 9 ，9 7 a n d8 6 w h i l ei n t h ec o n d i t i o no ft h er a t i oo fr a wm a t e r i a s lt os o d i u mc h l o r i d e1 ：5 ， r a wm a t e r i a l st oa c t i v ec a r b o n1 ：2 0 ，t h ec h l o r i d er e a c t i o nw a sc a r r i e do u ta t9 0 0 o c f o r2h o u r s ，t h es e p e r a r t i o ne f f i c i e n c yo fr a r ee a r t hf r o mn o n - r a r ee a r t hi sh i g h e ri na l l t v t e m p e r a t u r er e g i o n a m o n go ft h e m ，t h es e p a r a t i o no fr a r ee a r t hf r o mn o n r a r ee a r t hi s 1 ：7 1a tr o o mt e m p e r a t u r er e g i o n t h ef o a mf l o t a t i o ni st h ep r o c e s so fs e p a r a t i n gm i n e r a lb y u s i n gt h ed i f f e r e n c eo f p h y s i c a la n dc h e m i s t r yc h a r a c t e ro nt h em i n e r a ls u r f a c e w eh a v ed e t e r m i n e dt h ez e t a p o t e n t i a lo ft h ep h o s p h o r sa n dt h e ni n v e s t i g a t e dt h eo r d e ra n dm a n n e ro fa d d i n g r e a g e n t s ，f l o t a t i o nt i m ea n dd i f f e r e n tr e a g e n t so nt h ef l o t a t i o ne f f i e n c y t h er e s u l t s s h o w e dt h a tt h eb e s tp r o c e s si s ：i n10 0 m ls o l u t i o nw i t h0 1gf u o r e s c e n c ep o w d e r s a tp h = 8 0 ，0 0 0 1m o l ln a c i2m la sa c t i v ea g e n t ，0 0 1m o l ld o d e c y lb e n z e n e s u l f 2 m la sa n i o n i cc o l l e c t o r , 0 o1m o l lc i t r i ca c i d0 5 m la si n h i b i t o rw e r ea d d e dt ot h e s o l u t i o nf o rf l o t a t i o n5m i l l i nt h i sc o n d i t i o n , t h er e c o v e r yy i e l d so ft h ep h o s p h o r p o w d e r sa r e13 2 f o rr e d ，8 5 6 f o rg r e e n , 3 7 4 f o rb l u ea n d3 6 7 f o rw h i t e t h e nt h ep r o c e s sw a su s e dt ot h ef l o t a t i o no fm i x e dp h o s p h o r p o w d e r s t h e r ei sn o i n t e r a c t i o na m o n gt h ef l u o r e s c e n c ep o w d e r s t h ec o n t e n to fg r e e np o w d e ri s6 9 6 a f t e rf l o t a t i o n , i ff l o t a t i o na g a i n , i ti s8 4 t h er e dp o w d e rc a n b ed i s s o l v e di nt h i c k n i t r i c a c i d ，f i l t r a t e d ，g o to x i d eo fy t t e r b i u ma n de u r o p i u m t h eb l u ep o w d e r sw i t h c o n t e n ta b o u t7 2 r e s t a i n e di n t h et a i la n ds e p a r a t e df r o mt h eg r e e n p o w d e r s f r o mt h er e a s e r c ha b o v e ，w ec a ns e et h a tt h et r e a t m e n to nt h es p e n tf l u r e s c e n t l a m p sc a r ln o to n l yp r o t e c tt h ep o l l u t i o no fe n v i r o n m e n tf r o mt h em e r c u r ye x i s t e di n t h el a m p sb u ta l s or e c y l c l et h er a r ee a r t hr e s o u r c e s ，w h i c hh a sa ni m p o r t a n tm e a n i n g t ot h ed e v e l o p m e n to fo u r c o u n t r y k e yw o r d s ：s p e n tf l u o r e s c e n tl a m p ；m e r c u r y ；r a r e e a r t h ；v a p o rt r a n s p o r t a t i o n ；f o a m f l o t a t i o n v 废弃荧光灯的无害化综合回收处理 目录 1 绪论1 1 1 荧光灯的发展、结构和分类1 1 2 目前荧光灯的使用状况2 1 3 荧光灯回收的必要性与可行性4 1 3 1 汞的用途4 1 3 2 荧光灯中的汞对环境的影响4 1 3 3 稀土资源的再利用4 1 3 4 荧光灯回收的必要性与可行性5 1 4 国内外废弃荧光灯回收和利用现状6 1 4 1 国内废弃荧光灯回收和利用现状6 + ： f 、 1 4 2 国外废弃荧光灯回收和利用现状7 1 5 国内外处理荧光灯的技术方法9 1 5 1 处理方法9 1 5 2 荧光灯的破碎与物理分离1 0 1 6 荧光灯中汞的回收处理1 1 1 6 1 汞的存在状态。1 1 y i 废弃荧光灯的无害化综合回收处理 1 6 2 汞的无害化处理1 2 1 7 稀土三基色荧光粉的回收与分离1 3 1 7 1 直接萃取分离法- 1 3 1 7 2 1 7 3 超临界二氧化碳萃取稀土 湿法冶金技术1 5 1 7 4 风力分选法1 6 1 7 5 离心分离法1 6 1 7 6 浮选分离法 1 7 7 混合回收方法1 7 1 8 论文的主要研究内容1 8 废弃荧光灯的无害化综合回收处理 2 4 废弃荧光灯中汞的无害化处理。3 4 2 4 1 废弃荧光灯中汞的无害化处理工艺流程3 4 2 4 2 废弃荧光灯中汞的无害化处理工艺条件探讨3 6 2 5 总结4 2 参考文献4 2 3 化学气相传输法对荧光粉中稀土元素的富集与回收4 4 3 1 实验仪器及药品4 4 3 2 实验流程4 5 3 3 实验结果分析4 6 3 3 1 反应机理4 6 3 3 2 实验结果4 8 3 3 3 结论。5 6 参考文献5 7 4 泡沫浮选富集分离三基色稀土荧光粉5 8 4 1 实验原料、仪器与试剂5 8 4 2 浮选富集分离的装置与流程5 8 废弃荧光灯的无害化综合回收处理 4 3 浮选富集分离的工艺研究6 0 4 3 1 荧光粉在不同p h 值下z e t a 电位测定6 0 4 3 2 浮选工艺中试剂的选择及评价6 1 4 3 3 浮选加药顺序、方式和时间6 3 4 4 不同试剂对单色荧光粉浮选效率的影响6 4 4 4 1 两种阴离子捕收剂对浮选效率的影响6 4 4 4 2 活化剂氯化钠对浮选富集效率的影响6 5 4 4 3 抑制剂对浮选富集效率的影响6 7 4 4 4 小结7 2 4 5 最佳浮选条件下混合荧光粉的回收7 2 4 5 1 混合三基色荧光粉浮选结果7 2 4 5 2 模拟商业荧光粉浮选结果7 4 4 6 总结7 4 参考文献一7 5 5 结论与展望7 7 致谢7 9 攻读研究生期间发表的论文7 9 i x 废弃荧光灯的无害化综合回收处理 1 绪论 人口、资源、环境是当今世界各国都在关注的三大主题。为解决这三个问 题各国都做出了很大的努力，开发新能源、节约能源、回收一切可以利用的资源、 保护环境。针对“节约电能、保护全球环境 的可持续发展要求，在上一世纪九 十年代初提出了“绿色照明”的概念，各国逐渐的用荧光灯代替传统的白炽灯， 继而出现了更加环保的稀土荧光灯，达到了很好的节能效果。但是在节能的同时 还应该考虑节能产品以及非节能产品给环境带来的影响，包括产品的废弃、后处 理以及在处理过程中能量物资的消耗和污染物的排放等问题，从而给整个过程进 行全面的评价，真正做到保护环境、节约资源、回收利用资源。基于此，各国都 对废弃的荧光灯进行了相应的处理。 1 1 荧光灯的发展、结构和分类 1 9 3 8 年4 月1 日g e 公司的因曼博士( i n m a n ) 等人发明了荧光灯，为人类照 明业带来革命性的变化【l 】。虽然以后荧光灯有所发展，但主要是荧光粉的发展， 荧光灯主要组成部分基本上已确定。1 9 4 7 年施卡曼( s c h l m a n ) 第一次发明了铅锰 共激活的硅酸钙荧光粉( c a 2 s i 0 4 ：p b 2 + ：m 1 1 2 + ) 。1 9 4 9 年g e 公司的迈克基( m c k e a g ) 和伦贝( r a m b y ) 发明了卤磷酸钙荧光粉，从而使荧光灯得到了进一步的发展。7 0 年代初，荷兰科学家从理论上计算出荧光粉的发射光谱，发现荧光粉如由4 5 0 i l l n 、5 5 0n m 和6 1 0n m 三条窄峰组成( - - 基色) ，则显色指数和发光效率能同时提 高。1 9 7 4 年，荷兰的范尔斯泰亨( v o r s t e g e n ) 等首先研制成功稀土铝酸盐体系三基 色荧光粉，从而使稀土荧光灯逐渐的广泛应用 2 1 。 市售的荧光灯主要有以下几部分组成的： ( 1 ) 玻璃管：按其管形不同可以把荧光灯分为直管形、u 形、螺旋形、h 形、 环形等。 ( 2 ) 灯管电极：灯管电极又有导丝和灯丝组成。在灯丝上涂敷有三元碳酸盐 电子发射材料。 ( 3 ) 惰性工作气体：如氩气、氪( 时) 气。 废弃荧光灯的无害化综合回收处理 ( 4 ) 金属汞：分为液态汞和固态汞。固态汞又分为汞丸和汞柱( 释汞吸气剂) 【3 1 。 ( 5 ) 荧光粉：主要有卤磷酸钙荧光粉和稀土三基色荧光粉。 其中最常见的是直管型荧光灯，它的结构如图1 - 1 所示【4 1 ： w h i t ep o w d e r t t 聃i ；s t 即 c si r ll h et l a i ma u e m b l y 图1 - 1 直管荧光灯的基本结构 f i g 1 - 1e s s e n c es t r u c t u r eo fs t r a i g h tt u b ef l u o r e s c e n tl a m p 稀土三基色荧光灯是一种高效、节能、舒适、亮丽、长寿的新型电光源。三 基色是指红、绿、蓝三种基本色光，经过混色组合后，可以获得照明用的白色光。 稀土三基色荧光灯所使用的红、绿、蓝三种荧光粉，都是以稀土元素作为主要成 份。以铕激活的氧化钇、以铈铽激活的碱土金属铝酸盐、以低价铕激活的碱土金 属铝酸盐，在2 5 3 7n m 紫外线激发下分别发射红色、绿色、蓝色荧光的荧光粉， 主要用作荧光低压汞灯的三基色红、绿、蓝组分。稀土元素特殊的原子结构，使 它们具有特别丰富的电子能级跃迁和光学性质，在光电子产业中有着极为广泛的 用途。稀土元素可以用作荧光发光材料的基质成分，也能用作荧光发光材料的激 活剂、共激活剂、敏化剂或掺杂剂。 稀土三基色节能灯与普通的白炽灯相比节电率高达8 0 ，而且可以获得与日 光相近的色温，使得被照物体颜色纯正不失真，其生产过程不污染环境，被公认 为当今理想的绿色照明工程。 1 2 目前荧光灯的使用状况 荧光灯比白炽灯节电7 0 ，适宜办公室、宿舍及顶棚高度低于5 米的车间等 照明，可替代白炽灯。紧凑型荧光灯发光效率比普通荧光灯高5 ，细管型荧光 2 废弃荧光灯的无害化综合回收处理 灯比普通荧光灯节电1 0 【5 】，因此全世界各国都在提倡使用荧光灯特别是节能 荧光灯，淘汰白炽灯。日本、韩国等早就在大力推广使用稀土节能荧光灯【6 】。为 了减少温室气体排放，2 0 0 7 年北美、澳大利亚均立法禁止使用白炽灯；春季欧 盟首脑会议达成协议，要求欧盟各国逐步淘汰白炽灯，换上稀土节能荧光灯；日 本政府决定至1 j 2 0 1 2 年止，停止制造并销售高耗能白炽灯，用荧光灯代替。可以说 在全球范围内淘汰白炽灯，推广使用稀土节能荧光灯的潮流汹涌澎湃，势不可挡。 荧光灯在我国消耗量大、应用面广，属于国家产业政策重点支持的高效节能 绿色环保照明产品。产量和消耗量逐年增加，在电光源总产量的比例也逐渐提高， 图1 2 是我国2 0 0 0 2 0 0 7 年荧光灯产销量变化【7 。3 1 ，根据中国照明电器协会关于 2 0 0 7 全国荧光灯市场调研，2 0 0 7 年全国荧光灯产销量4 7 6 9 7 9 3 9 万支，l 匕2 0 0 6 年 的3 7 0 9 6 5 1 6 5 万支增长2 8 5 8 ，占全国电光源总产量1 2 2 7 0 3 1 9 4 万支的 3 8 8 7 。根据荧光灯的发展状况预计至0 2 0 1 0 年末，荧光灯产量可达到6 8 亿支， 基于此可得随着“绿色照明”的理念深入人心和保障中国绿色照明工程的可持续 发展，稀土绿色照明将会成为未来几年的技术发展趋势。 5 0 0 0 0 0 荧4 0 0 0 0 0 光 灯3 0 0 0 0 0 量 秀2 0 0 0 0 0 只 v10 0 0 0 0 0 2 年份 图1 2 我国2 0 0 0 - - 2 0 0 7 年荧光灯产销量变化图 f i g 1 - 2v a r i r t yc h a r to ff l u o r e s c e n tl a m pp r o d u c ea n ds a l ei no u rc o u n t r y 3 废弃荧光灯的无害化综合回收处理 1 3 荧光灯回收的必要性与可行性 1 3 1 汞的用途 汞，元素符号h g ，原子量2 0 0 5 9 。汞是常温下唯一的呈液态的金属，银白 色，粘度小，易流动。汞比重较大，属于重金属，凝固点3 8 8 7o c ，沸点为3 5 6 9 o c 。常温下易蒸发，不溶于水，不溶于冷的稀硫酸和盐酸，一般也不和碱液发生 反应。汞是电的导体，但电导率较弱，能溶解多种金属，但是不溶于铁族金属， 能溶于硝酸，热浓硝酸，生成汞盐【1 4 1 。汞在荧光灯中主要作用是：在电场作用 下，汞原子不断从原始状态被激发成激发态，继而自发跃迁到基态，并辐射出波 长2 5 3 7n n l 和18 5n m 的紫外线( 主峰值波长是2 5 3 7a m ，约占全部辐射能的 7 0 8 0 ；次峰值波长是1 8 5n l n ，约占全部辐射能的1 0 ) ，以释放多余的能量。 荧光粉吸收紫外线的辐射能后发出可见光【l 5 1 。 1 3 2 荧光灯中的汞对环境的影响 荧光灯中必须充入一定量的汞，而荧光灯破碎后汞又以游离态和化合态的方 式释放到环境中，给环境造成危害。游离态的汞易被人体吸收，主要以蒸汽形态 侵入人体，引起急慢性汞中毒。它可以通过呼吸道、食道、皮肤等途径进入人体， 然后在肝、肾、脾和骨髓中聚集起来，引起神经系统的疾患，造成急性或慢性中 毒【1 6 1 刀。含汞废水排放到水体污泥沉渣中，金属汞、无机汞都能被细菌分解，转 化成甲基汞。其毒性要比无机汞强2 0 0 倍，在脂肪中的溶解度要较在水中大1 0 0 倍，比金属汞和无机汞更易溶于脂肪，能迅速的渗入细胞，并与血液细胞相结合， 特别是容易通过血脑屏障而破坏神经细胞，举世闻名的日本“水误病 就是甲基 汞中毒的结果1 1 8 9 1 。 1 3 3 稀土资源的再利用 稀土金属具有极为重要的用途，是当代高科技新材料的重要组成部分。由稀 土金属与有色金属组成的一系列化合物半导体、电子光学材料、特殊合金、新型 功能材料及有机金属化合物等，均需使用独特性能的稀土金属。用量虽说不大， 4 2 0 毫克计算，那么每年我国的荧光灯用汞量就达3 0 吨。这些汞一旦释放出来， 若均匀分布，可污染四分之三的黄河。目前汞已被联合国环境规划署( u n e p ) 列 为全球性污染物【2 9 1 ，是除了温室气体外唯一一种对全球范围产生影响的化学物 质，因为汞随着水循环和大气环流传播到其他国家，具有跨国污染属性【3 0 0 3 1 。 荧光灯是以玻璃为其主要结构的，目前使用的玻璃即使是低铅玻璃，其中的 铅含量也在1 1 左右。2 0 0 3 年我国的荧光灯产量为1 8 5 亿支使用铅玻璃1 0 万 吨左右 3 4 】，因此使用的氧化铅可达一万多吨，铅玻璃中的氧化铅会在各种自然 环境下慢慢被置换析出，污染环境。同时，我国生产一支荧光灯其中会含砷约为 几千p p m ，如果像现在这样荧光灯主要以填埋或者是焚烧处理的话，这些污染物 最终都将进入人类的生存环境，危害人类健康。由此可知必须对荧光灯进行回收 处理，才能免除其对环境造成的巨大危害。 荧光灯主要是由灯头、玻璃、荧光粉三部分组成的，根据各自不同的特点 分别处理。常见的直管荧光灯主要由玻璃9 7 6 、镍铜金属丝1 0 5 、铝o 9 4 、 钨o 0 8 、锡o 0 5 、荧光粉0 2 8 及微量的汞组成【3 5 】。废弃荧光灯不是“废物”， 本着“垃圾是放错位的资源”的思想，做好废弃荧光灯的回收和再生利用，能创造 5 废弃荧光灯的无害化综合回收处理 可观的经济效益。其中灯头中的铜、铝、钨、锡是宝贵的不可修复的二次资源， 研究表明：从废旧产品中回收铜、铝等金属所耗的能量要比直接通过金属矿中冶 炼而得能耗减少3 0 ；回收玻璃可节约原材料：纯碱、硼砂、红丹等，这些材 料也都是工业生产中紧缺物资，并减少玻璃熔化过程中的4 0 的能源消耗【3 6 。3 8 1 。 普通荧光粉的回收价值相对较低，稀土三基色荧光粉含有宝贵的稀土资源，j t l l - 钇、铕、铽等，对于我们这样资源人均较少的国家回收这些资源有着战略上的意 义。此外，荧光灯管内填充的汞，汞不仅仅是贵重金属，而且流失后对人群和生 态环境危害严重、是极难消化降解的污染物。通过研究荧光灯中9 0 以上的材 料都能被再循环。铜、铝、钨、锡等金属、玻璃、及含有稀土的三基色荧光粉循 环利用，大可减少照明业成本以及避免造成资源的浪费。 由于回收利用废弃荧光灯具有可观的经济效益和良好的环境效益，挪威、 瑞典、芬兰、丹麦、德国、荷兰、比利时、瑞士、奥地利、意大利等国家都拥有 为数众多的灯再循环处理公司，平均回收率超过5 0 ，有较长回收历史的国家 回收率高达7 0 8 0 。在这方面做的比较好的国家是日本，日本是个资源相对 贫乏的国家，他们从2 0 0 1 年7 月正式将废旧荧光灯列入回收利用产品指针的对 象，从而使荧光灯再生率达到3 0 ，回收除了玻璃、金属以外还回收了其中的 汞数万吨，同时针对他们国家稀土资源不足，从2 0 0 9 年开始开发出低成本的回 收稀土的工艺，从国外进口荧光灯进行回收，以满足本国对稀土金属的需要，另 外他们还把荧光粉直接回收，然后直接循环利用到新制的荧光灯中，发现新制的 荧光灯含循环利用的粉3 0 时并不对灯的发光参数造成影响，为我们进行荧光 粉的循环利用提供了依据【3 9 1 。因此，回收处理废弃荧光灯不仅仅是一个环境问 题，对于我国这样人均资源相对贫乏的国家，更是一个资源问题。 1 4 国内外废弃荧光灯回收和利用现状 1 4 1 国内废弃荧光灯回收和利用现状 我国目前荧光灯管产量和使用量居世界首位，但报废后的灯管的回收现状很 是糟糕，其中绝大多数均随生活垃圾进入了垃圾填埋场，每年释出的汞及化合物 量近百吨，严重污染土壤和地下水，造成对人类生存环境的破坏，已经威胁到人 6 废弃荧光灯的无害化综合回收处理 类的身体健康，有关部门正积极规划废旧荧光灯管、灯泡的回收1 4 0 1 。 2 0 0 1 年1 2 月国家颁布危险废物污染防治技术政策 4 1 】规定：各级政府应 制定技术、经济政策调整产品结构，淘汰高污染日光灯管，鼓励建立废日光灯管 的收集体系和资金体制。加强废日光灯管收集和处理处置的管理，鼓励重点城市 建设区域性的废日光灯管回收处理设施。为促进和实现国内废弃灯管的无害化、 资源化处置，国内也成立了为数不多的灯管回收处理公司。例如1 9 9 9 年8 月， 宜兴市和桥镇的宜兴市苏南固废处理综合利用厂建成了江苏省首座含汞灯管处 理装置，同时配套建成了废水和废气净化系统，每年可处理1 5 0 0t 含汞灯管。但 是，这些公司运营还存在一些难题，比如：灯管本身的价值很低，回收利用的成 本很高，灯管很难集中回收；回收处理收费难等问题，实际中该厂每年含汞灯管 的集中处理量仍不足5 0 0t ，仅为处理能力的1 3 ，企业效益受到影响，以失败告 终。天津燕捷荧光灯处理技术有限公司2 0 0 4 年从瑞典m r ts y s t e ma b 公司引进 废旧荧光灯处理设备，采用干法破碎回收技术。设备由紧凑式破碎分离机和标准移 蒸馏器两部分组成，先将荧光灯破碎，然后通过分离设备将玻璃、荧光粉和