В настоящее время на территории РФ действует около 60 предприятий по переработке люминесцентных ламп и приборов с ртутным заполнением. Предприятия оснащены установками Экотром-2 (НПП "Экотром"), и установками термического типа УДЛ (разработка ВНИИИРМ, ныне НИЦПУРО, г. Мытищи Московской области), УДМ (разработка НПК "Меркурий", Чебоксары) и УРЛ (разработка "ФИД Дубна", г. Дубна Московской области).
В основу принципа работы установок УДЛ, УДМ и УРЛ положены термические и термовакуумные способы переработки вышедших из строя ламп.
Иногда используются гидрометаллургический способ и некоторые другие приемы демеркуризации отработанных газоразрядных источников света.
Гидрометаллургический метод предусматривает промывку предварительно раздробленных люминесцентных ламп водным раствором и основан на реакциях окисления-восстановления, обусловливающих (теоретически) перевод элементарной ртути в трудно растворимые соединения или в соединения, поддающиеся дальнейшей утилизации. На практике для этих целей чаще всего используется раствор хлорного железа. С точки зрения химии в данном случае должна образовываться трудно растворимая каломель. Однако раствор хлорного железа эффективно "работает" в отношении именно только элементарной ртути, ртуть в отработанных люминесцентных лампах находится в относительно разнообразных соединениях. Это определяет тот факт, что методам, основанным на водной отмывке (которую, кстати, следует осуществлять в строго герметичных условиях, что, судя по всему, на практике не соблюдается), присущи небольшие скорости реакции и невысокая степень очистки люминофора и стеклобоя от ртути. В связи с этим рекомендуют проводить многократную промывку отходов растворами, что, однако, не исключает вероятности перераспределения ртути между тремя ее окислительными состояниями (Hg(0), Hg(2+), Hg(2+)). Даже если предположить, что в отработанных люминесцентных лампах ртуть представлена только элементарной формой (Hg(2+)), то в случае не соблюдения герметичности процесса, особенно при многократной промывке, ртуть способна окисляться до двухвалентной формы (Hg(2+)), в заметных количествах переходить в раствор и образовывать устойчивые комплексы, в том числе хлорид двухвалентной ртути (т.е. сулему, ядовитые свойства которой были хорошо известны еще алхимикам раннего средневековья). При отсутствии герметичности процесса обработки не исключена также вероятность дегазации ртути в окружающее пространство. Все это определяет необходимость создания достаточно сложных (дорогостоящих) систем очистки промывных вод с целью максимального извлечения шлама, концентрирующего содержащуюся в лампах ртуть. Этот шлам (вместе с труднорастворимым осадком) должен затем отправляться на дальнейшую переработку. Однако на практике, насколько известно, никаких тонких систем очистки не применяется, а промывочные воды, содержащие ртуть и другие компоненты (включая часть люминофора), выделенные из ламп, судя по всему, просто сбрасываются в городскую канализацию. Остатки плохо отмытой от ртути смеси стекла, люминофора и металлических деталей вывозятся в лучшем случае на свалку. На этом процесс, в сущности лишь имитирующий демеркуризацию ламп, завершается. Естественно, что подобная "технология" не пригодна для обезвреживания отработанных ртутных ламп.
Одной из разновидностей гидрометаллургического способа является так называемая термохимическая технология, реализованная в установке типа "СЭЛТА" (г. Санкт - Петербург). Отработанные лампы нагреваются с целью десорбции ртути из стекла колбы и затем резко охлаждают контактом горячей лампы с раствором демеркуризатора.
Термический метод демеркуризации ртутных ламп основан на возгонке ртути из смеси стеклянного и металлического лома с последующим улавливанием и конденсацией ее паров. Этот метод положен в основу установок типа УДЛ, УДМ.
Процесс демеркуризации предварительно измельченных в дробилках ламп осуществляется на специальных установках (они включают шнековую у - электропечь, фильтр-дожигатель, конденсатор, адсорбер, водоохлаждаемый конвейер и др.). Образующиеся при нагревании перерабатываемой смеси технологические (отходящие) газы, содержащие пары ртути, органические соединения, пылевидный люминофор и стеклянную пыль, затем охлаждаются до 36 - 40 град. C в конденсационной системе. Здесь ртуть конденсируется на стенках аппарата и удаляется в герметичные контейнеры в составе ртутной ступы (содержащей до 30 - 70 процентов металлической ртути, а также другие продукты уноса и определенное количество воды). Затем технологические газы с остаточными парами ртути поступают на очистку в адсорбер (используется активированный уголь) и после этого направляются (вместе с вентвыбросами) на доочистку. Демеркуризированный стеклобой выгружается из печи в контейнеры. Демеркуризационная установка в процессе работы находится под разрежением (не менее 49,03 Па), которое создается на всех этапах процесса переработки ламп струйными насосами, подключенными к компрессору.
Основными продуктами термической демеркуризации ламп, между которыми в той или иной мере распределяется ртуть, являются: 1) стеклобой, 2) ртутная ступа, 3) угольный сорбент, 4) технологические и вентиляционные выбросы в атмосферу (после очистки), 5) катионит, используемый для очистки сточных вод от ртути, 6) осадок из систем водоочистки, 7) сбрасываемые в городскую канализацию очищенные сточные воды, 8) образующиеся после демеркуризации помещений и оборудования материалы и продукты.
У данных видов установок имеются недостатки:
- большой расход энергии;
- выбросы в атмосферу;
- шлам, содержащий ртуть и другие компоненты;
- сложное техническое обслуживание;
- неконтролируемая эмиссия ртути.
Исследования, выполненные в последнее время за рубежом и в России, показали, что не менее 95 - 97 процентов ртути в лампе, бывшей в эксплуатации, связано с люминофором и лишь 3 - 5 процентов - со стеклом и прочими ее составляющими. Установлено, что люминофор в отработанной лампе является своеобразным барьером для ртути и депонирует ее в разнообразных формах.
Подход, основанный на ведущей роли люминофора в концентрировании ртути в отработанной лампе, был применен в НПП "Экотром" при разработке нового вида оборудования для переработки ртутьсодержащих ламп.
На основании исследований разработана эффективная вибропневматическая технология утилизации ламп и создана высокопроизводительная экологически безопасная установка "Экотром-2", принципиально отличающаяся от известных отечественных установок демеркуризации ламп.
Принцип действия вибропневматических установок типа "Экотром-2" основан на разделении ртутных ламп на главные составляющие: стекло, металлические цоколи и ртутьсодержащий люминофор. Очищенные от ртути стеклобой и металлические цоколи (алюминиевые и стальные) используются как вторичное сырье. Люминофор также может, является сырьем для получения ртути на специализированных предприятиях.
Основные параметры и характеристики ламп и расход энергетических средств приведены в таблицах 50, 51 настоящей Генеральной схемы.