Разрешено ли использование мониторов на основе электронно-лучевых трубок ответ на гигтест

Обновлено: 21.11.2024

Электронно-лучевая трубка была научной диковинкой, открытой в конце 19 века, и основой технологии отображения в конце 20 века. Теперь мы знаем, что таинственные «катодные лучи» на самом деле являются электронами, и мы можем использовать магниты, чтобы изменить их траекторию.

Аппарат

Очевидно, что для этого эксперимента требуется электронно-лучевая трубка, заполненная газом, который светится, когда в нее попадают электроны. Идеальный ЭЛТ окружен катушками Гельмгольца, чтобы можно было прикладывать переменное магнитное поле. При отсутствии катушек Гельмгольца для искривления электронного луча должно хватить сильного неодимового магнита.

В дополнение к электронно-лучевой трубке вам, вероятно, понадобится чувствительная камера, чтобы показать аудитории результаты этого эксперимента. Пучки электронов слишком тусклые, чтобы их можно было увидеть непосредственно кому-либо, кроме очень небольшой аудитории, и они также являются проблемой для видеооборудования! Вероятно, понадобится камера с ночным режимом или ручное управление усилением (или ISO) и выдержкой.

Если у вас нет электронно-лучевой трубки, старый ЭЛТ-телевизор или компьютерный монитор и сильный магнит обеспечат более качественную версию этой демонстрации.

Демонстрации

Электронно-лучевая трубка

Приглушите свет и включите камеру, если она у вас есть.
Увеличивайте энергию электронного луча, пока газ внутри шара не начнет отчетливо светиться.
Если в вашем ЭЛТ нет катушек Гельмгольца, просто поднесите неодимовый магнит к ЭЛТ, чтобы увидеть изгиб луча. Возможно, вам придется делать это довольно медленно, если камера настроена на низкую частоту кадров, чтобы повысить ее чувствительность к слабому освещению.
Если в вашем ЭЛТ есть катушки Гельмгольца, увеличивайте ток в них, пока луч не изгибается.
Изогнув траекторию луча, еще больше увеличьте энергию и покажите, что кривизна уменьшается с увеличением энергии электрона.
Примените более сильное магнитное поле, чтобы продемонстрировать, что кривизну можно снова увеличить, увеличив напряженность магнитного поля.

ЭЛТ-телевизор/монитор + магнит

Получите изображение на экране телевизора или компьютера. Если это экран компьютера, просто подключите его к ноутбуку. Для телевизора многие видеокамеры и цифровые фотокамеры будут иметь S-видео, компонентное или композитное соединение; старые видеокамеры могут иметь их напрямую, но новые видеокамеры или цифровые камеры могут иметь специальный кабель, который подключается к разъему mini-USB или аналогичному разъему на камере и подключается к разъемам нескольких типов для подключения к телевизору. Относительно неподвижное яркое изображение или видео облегчает различение эффекта, который мы собираемся наблюдать.
Поместите сильный магнит рядом с экраном телевизора. Изображение исказится, и появятся широкие цветные полосы.
Если искажение и цвета остаются после извлечения магнита из телевизора, его выключение и повторное включение должно привести к "размагничиванию" телевизора, что устранит проблему. На это указывает характерный лязг, который часто сопровождает ЭЛТ. включение. Иногда, часто после многократного цикла, телевизор не размагничивается. В этом случае выключите его, оставьте на короткое время и снова включите.

Основные статистические данные

скорость электрона, ускоренного через 1 В:
600 км/с

сила изгибающих магнитов LHC:
8,36 Тл

Как это работает

Суть здесь в том, что магнитные поля будут искривлять траекторию движения заряженной частицы, и мы можем использовать этот эффект для управления лучом. Для рецепта Ускорение! важно, чтобы магнитное поле было сильнее, чтобы искривить быстро движущуюся частицу.

В электронно-лучевой трубке электроны выбрасываются из катода и ускоряются с помощью напряжения, набирая около 600 км/с на каждый вольт, до которого они ускоряются. Некоторые из этих быстро движущихся электронов врезаются в газ внутри трубки, заставляя ее светиться, что позволяет нам увидеть траекторию луча. Затем катушки Гельмгольца можно использовать для приложения измеримого магнитного поля путем пропускания через них известного тока.

Магнитное поле будет вызывать силу, действующую на электроны, перпендикулярную как направлению их движения, так и магнитному полю. Это заставляет заряженную частицу в магнитном поле двигаться по круговой траектории. Чем быстрее движется частица, тем больший круг очерчивается для данного поля или, наоборот, тем большее поле необходимо для данного радиуса кривизны луча.Выполнение этой количественной оценки невозможно без контроля как энергии частиц, так и магнитного поля, поэтому это необходимо указать, если в вашей демонстрации нет ни того, ни другого.

В случае ЭЛТ-телевизора траектории электронов искажаются из-за приближения магнита к экрану. Изображение на экране зависит от точного удара электронов о люминофоры на задней стороне экрана, которые при ударе излучают разные цвета света. Таким образом, электроны вынуждены приземляться в неправильном месте, вызывая искажение изображения и психоделические цвета.

Электронно-лучевая трубка (ЭЛТ) — это то, что сделало возможными телевизоры, компьютерные мониторы и осциллографы в том виде, в каком мы их знаем. ЭЛТ в значительной степени были заменены технологиями с плоским экраном, но ЭЛТ по-прежнему используются в нишевых приложениях. Например, для некоторых военных нужд по-прежнему требуется ЭЛТ-дисплей. ЭЛТ общего назначения больше не производятся в США, но заводы в Китае и Индии все еще производят их — для использования в телевизорах, а не в компьютерных мониторах. Одно потребительское приложение, для которого по-прежнему требуются ЭЛТ, — это мониторы для аркадных игр. Кроме того, некоторые геймеры-перфекционисты до сих пор в восторге от качества изображения видеоигр, отображаемых на высококачественных ЭЛТ, которые теперь доступны на eBay за бесценок.

Современный ЭЛТ-дисплей для военного применения. Этот дисплей изготовлен компанией Thomas Electronics, Клайд, Нью-Йорк.

Полная проверка ЭЛТ занимает относительно много времени и требует лампового тестера или специально построенной схемы, которая подает множество напряжений и сигналов, необходимых для ЭЛТ. Ламповые мониторы и телевизоры можно полностью отжать за счет применения специально разработанных для этого тестовых шаблонов.

Поскольку ЭЛТ в настоящее время предназначены в основном для узкоспециализированных нужд, тестер ламп обычно можно найти на аукционе eBay и, возможно, у поставщиков специальных инструментов. Тем не менее, есть несколько простых тестов, которые могут показать, является ли ЭЛТ по крайней мере функциональным и стоит ли дополнительных усилий.

Во-первых, на горлышке трубки есть одно или несколько круглых пятен, обычно рядом с базовыми штифтами, которые создаются при изготовлении ЭЛТ. Они показывают состояние вакуума в трубке. Они должны выглядеть серебристыми, блестящими или немного затемненными. Если все они белые, значит в трубке воздух и ее нельзя использовать.

Далее проверьте нить. Он должен показывать непрерывность при проверке омметром. Вы должны увидеть сопротивление примерно от 2 до 6 Ом. Если предположить, что люминофорный экран загорается, то на экране не должно быть пятен или провалов люминофора. Ожоги на флуоресцентной поверхности необратимы и выглядят коричневыми.

Последний тест проверяет катодную эмиссию. Вы подаете на нить номинальное напряжение, и появляется небольшое напряжение на катодной управляющей сетке. С микроамперметром, подключенным к сетке и штырям катода, это напряжение вызывает ток утечки сетка-катод. Под напряжением должна находиться только нить накала ЭЛТ.

Когда катод нагревается, электроны выбрасываются с поверхности катода. Это создает электронное облако вокруг катода. Поскольку управляющая сетка находится рядом с катодом, до нее могут добраться ускоренные электроны. Это делает сетку отрицательной по отношению к катоду, что приводит к увеличению тока утечки сетка-катод. Хорошая лампа имеет ток утечки в диапазоне 50-100 мкА после нескольких минут прогрева.

Истоки технологии ЭЛТ уходят корнями в лампу накаливания. В середине 19 века Томасу Эдисону и его многочисленным техникам было очевидно, что из стеклянной лампочки должен быть удален практически весь кислород, чтобы нить, по которой течет ток, не сгорела. В то время выдувание стекла уже было высокоразвитым искусством, и на сцену вышли вакуумные насосы. При изготовлении было нетрудно пропустить металлические проводники в колбу, расплавленное стекло создавало вокруг них герметичную изоляцию.

В то время экспериментаторам напрашивалось другое применение, чем лампочки. Электроды внутри стеклянной оболочки, не соединенные нитью накаливания в стиле Эдисона, могли быть запитаны при различных уровнях напряжения, просто чтобы посмотреть, что может произойти. Могут быть введены фракционные атмосферы, состоящие из газов, отличных от кислорода. Это подготовило почву для первой газоразрядной лампы, трубки Гейсслера, изобретенной Генрихом Гейсслером в 1857 году.

Эти лампы с холодным катодом при подаче питания приобретали мягкое свечение, заливавшее оболочку, цвет которой определялся типом разреженного газа, заполнявшего ее. Возможными вариантами были неон, аргон, пары ртути и ионизируемые вещества или металлы, особенно натрий.

Лампы Гейсслера, произведенные в больших количествах, использовались в качестве новинки и образовательных устройств для демонстрации аспектов электричества. Усовершенствованным подтипом была трубка Крукса, устройство с холодным катодом, изобретенное до 1875 года.Это привело к открытию катодных лучей, которые вскоре идентифицировали как электроны. На катод и анод подавалось высокое напряжение от внешнего источника. В большинстве моделей катод находился на узком конце трубки, а проводник, оканчивающийся на аноде, входил сбоку. Отрицательные частицы, отталкиваемые отрицательным зарядом, разлетались от катода, притягиваемые положительным анодом. Часть их пролетела мимо анода и ударилась о широкий конец трубки, который действовал как экран, создающий визуальное изображение. Металлический экран, обычно имеющий форму мальтийского креста, поглощал или отражал часть частиц, создавая тень на де-факто экране. Щит был прикреплен к шарниру, поэтому его можно было временно сложить, и изображение исчезло. Из трубки Крукса можно было многому научиться, и в конце концов выяснилось, что катодные лучи — это частицы, переименованные в электроны.

Отличительной чертой электронно-лучевой трубки является ее фосфоресцирующий экран, на котором отображаются изображения, когда электроны ударяют по темному слою. Первый ЭЛТ по-прежнему был устройством с холодным катодом, то есть катод не нагревался от расположенной поблизости раскаленной нити накала. В процессе производства воздух удаляется, создавая вакуум от 0,01 Па до 133 нПа. В лампе с горячим катодом цель двойная: защитить нить накала и облегчить прохождение электронов.

ЭЛТ с горячим катодом была разработана компанией Western Electric и поступила на рынок с 1922 года. Это нововведение значительно увеличило поток электронов за счет термоэлектронной эмиссии.

Катод может нагреваться напрямую или косвенно. При прямом нагреве нить накала является единственным катодом. Эта схема проста и хорошо работает в люминесцентных лампах, но в чувствительных приложениях она вносит гудение переменного тока. Горячий катод с непрямым нагревом состоит из отдельного металлического цилиндра, который окружает нить накала и имеет отрицательное смещение, чтобы отталкивать электроны, которые испаряются с катода, посылая относительно мощный поток этих частиц на короткое путешествие к экрану.

Осциллографы имеют отклоняющие пластины, в отличие от отклоняющих катушек в телевизорах и компьютерных мониторах. Оба работают по одному и тому же принципу — пучок электронов одинаково хорошо отклоняется под воздействием электростатических или магнитных полей. В телевизорах и компьютерных мониторах ток линейной волны в отклоняющих катушках используется для перемещения электронного луча по горизонтали и с меньшей скоростью по вертикали, чтобы создать растр на экране. Интенсивность луча варьируется для получения полноцветного изображения, а лучи от отдельных пушек обеспечивают цветное отображение. Внешняя схема блокирует луч во время обратного хода, поэтому он не будет отвлекать.

Что касается осциллографа, применяются два напряжения. На вертикальные отклоняющие пластины подается переменное напряжение, которое соответствует сигналу(ам), подаваемому на один или несколько входов аналоговых каналов. К горизонтальным отклоняющим пластинам приложено напряжение развертки. Яркое пятно отслеживает форму сигнала на основе калибровок по оси X (время) и по оси Y (амплитуда). Это хорошо работает, за исключением случая повторяющегося сигнала, когда одно и то же место в фазе сигнала не обязательно будет иметь место в заданной точке по оси времени. Это приводит к появлению нескольких смещенных кривых, из-за чего единая когерентная форма волны не отображается.

Проблема была решена в 1946 году, когда компания Tektronix представила осциллограф модели 511 с синхронизируемой разверткой, который сравнивает сигнал вертикального отклонения или уровень амплитуды сигнала с установленным по умолчанию или заданным пользователем порогом, который является уровнем синхронизации. Запуск инициируется при пересечении этого порога. Также можно выбрать направление уклона.

Аналоговые запоминающие осциллографы с люминофором отличаются от цифровых запоминающих осциллографов, которые сохраняют события формы сигнала в твердотельной памяти. Обычный ЭЛТ, используемый в аналоговом осциллографе, отображает форму волны в реальном времени только тогда, когда происходит событие. Одним из свойств люминофора, нанесенного при производстве на внутреннюю поверхность экрана, является его стойкость. (Другие атрибуты — яркость и цвет). В зависимости от типа люминофора изображение или осциллограмма могут сохраняться от одной микросекунды до нескольких секунд.

Для просмотра кратковременных переходных процессов предпочтительнее использовать люминофор с длительным послесвечением, тогда как высокочастотные сигналы лучше отображаются с люминофором с коротким послесвечением. В люминофорах с длительным послесвечением изображение длится всего несколько секунд. Если требуется более длительное сохранение изображения, трубка для хранения удерживает изображение до тех пор, пока оно не будет намеренно стерто. Он имеет металлическую сетку, связанную с диэлектрическим слоем, расположенным внутри трубки рядом со слоем люминофора.Эта сетка находится под постоянным потенциалом и освещается вторичным электронным лучом из так называемой заливной пушки. Этот луч не подвержен колебаниям, поскольку не проходит между отклоняющими пластинами.

Пушка первичных электронов создает изображение в слое люминофора, а также воздействует на сетку, поэтому электроны из пушки залива проходят сквозь нее, сохраняя текущее изображение на экране до тех пор, пока внешнее напряжение, преднамеренно приложенное к сетке, не сотрет любую память об этом изображении. На практике изображение все равно медленно тускнеет, потому что заливной пистолет нейтрализует схему напряжения в сети хранения. Сохранение изображения можно повысить, временно отключив пистолет заливки.

Электронно-лучевая трубка (ЭЛТ) — это стеклянный компонент видеодисплея электронного устройства (обычно телевизора или компьютерного монитора). EPA поощряет ремонт и повторное использование как ответственный способ управления ЭЛТ. Если повторное использование или ремонт нецелесообразны, ЭЛТ можно переработать. Переработанные ЭЛТ обычно разбирают, чтобы можно было восстановить ценные материалы.

На этой странице:

Регулирование электронно-лучевых трубок

Из-за присутствия свинца в стекле воронки ЭЛТ, отмеченные для утилизации, считаются опасными отходами в соответствии с Законом о сохранении и восстановлении ресурсов (RCRA). Однако стекло ЭЛТ и бывшие в употреблении ЭЛТ, которые перерабатываются или экспортируются для переработки, не считаются твердыми или опасными отходами в соответствии с RCRA при соблюдении определенных условий (см. раздел 40 Свода федеральных правил — CFR — раздел 261.4 (a) (22)) .

Экспортеры, отправляющие сломанные или неповрежденные ЭЛТ в другую страну для переработки, должны уведомить Агентство по охране окружающей среды и получить письменное согласие от страны-получателя через Агентство по охране окружающей среды, прежде чем можно будет осуществлять отгрузку. Экспортеры, отправляющие бывшие в употреблении неповрежденные ЭЛТ для повторного использования в качестве компьютеров в другую страну, должны ежегодно уведомлять Агентство по охране окружающей среды.

Важно отметить, что нормативные требования штата к генераторам могут быть более строгими, чем в федеральной программе. Обязательно ознакомьтесь с политикой вашего штата.

Текущая ситуация с переработкой ЭЛТ

ЭЛТ, собранные для переработки в 2008 г. ЭЛТ и стекло ЭЛТ когда-то легко перерабатывались в новые ЭЛТ. Однако спрос на новые ЭЛТ рухнул в пользу новых технологий с плоскими панелями. Из-за роста затрат, негативных экономических стимулов и изменений на рынках стекла с ЭЛТ некоторые производители и переработчики ЭЛТ предпочитают хранить стекло на неопределенный срок, а не отправлять его на переработку или утилизацию, что увеличивает риск неправильного обращения и/или отказа от ЭЛТ. Агентство по охране окружающей среды начало диалог со всеми участниками сообщества, занимающегося переработкой электроники, включая производителей, переработчиков, неправительственные организации и государственные учреждения, чтобы способствовать выявлению и разработке устойчивых решений проблемы хранения ЭЛТ.

Дополнительные ресурсы доступны для тех, кто интересуется текущими усилиями EPA по содействию обсуждению в сообществе по переработке электроники, чтобы помочь перейти к решению проблемы управления ЭЛТ с истекшим сроком службы.

История разработки правил CRT

Агентство по охране окружающей среды (EPA) внесло два важных изменения в правила CRT в Законе о сохранении и восстановлении ресурсов (RCRA), чтобы обеспечить безопасное обращение с этими материалами. В 2006 г. EPA внесло поправки в свои правила, поощряющие переработку и повторное использование использованных ЭЛТ и стекла ЭЛТ (см. том 71 Федерального реестра — FR — начиная со страницы 42928, 28 июля 2006 г.). Поправки исключают эти материалы из определения твердых отходов RCRA при переработке при определенных условиях. В 2014 году Агентство дополнительно пересмотрело требования к бывшим в употреблении ЭЛТ и стеклу ЭЛТ, экспортируемым для повторного использования или переработки. Правила экспорта ЭЛТ 2014 г. разъясняют, кто считается экспортером ЭЛТ, и устанавливают процедурные требования, которые позволяют Агентству по охране окружающей среды лучше отслеживать экспорт ЭЛТ для повторного использования и переработки (см. том 79 FR, стр. 36220, 26 июня 2014 г.).

Независимо от того, модернизируете ли вы устройство или у вас есть несколько громоздких мониторов и телевизоров с электронно-лучевой трубкой (ЭЛТ), занимающих много места и собирающих пыль, важно понимать, какую опасность они представляют, особенно если они повреждены. Поэтому, прежде чем вы решите перевезти его — и если вы думаете об утилизации самостоятельно — важно понимать опасности, правильную утилизацию и вещи, на которые следует обратить внимание.

Почему ЭЛТ-мониторы опасны

Несмотря на то, что ЭЛТ-мониторы хорошо упакованы при хранении, следует соблюдать особую осторожность при их перемещении. ЭЛТ-мониторы являются одним из самых опасных элементов бытовой электроники для разборки.Узнайте о рисках, прежде чем делать одно из следующих действий:

Риск поражения электрическим током. ЭЛТ-мониторы содержат высоковольтный конденсатор, который может сохранять заряд в течение длительного времени после отключения от сети. Средний цветной телевизор имеет напряжение 27 000 В при полной зарядке, что намного превышает смертельный уровень.
Риск взрыва: как следует из названия, «трубка» CTR находится под вакуумом. Разрыв трубки, которая является хрупкой на «шейке» за экраном, вызывает взрыв, за которым следует взрыв стекла.
Тяжелые металлы. ЭЛТ-мониторы и телевизоры могут содержать от 2 до 5 фунтов свинца на единицу! Цветной ЭЛТ может содержать ртуть, обычно встречающуюся во многих электронных устройствах, опасную, если экран треснет.

Как правильно обращаться с ЭЛТ-электроникой и утилизировать ее

При хранении мониторов с электронно-лучевой трубкой никогда не кладите монитор вниз и не прижимайте его к твердым или острым предметам. Всегда привлекайте руку, чтобы перемещать более крупные единицы — из-за их веса и размера с ними опасно обращаться в одиночку. Начиная с 2000 года в штате Массачусетс запрещается вывоз ЭЛТ на объекты утилизации, поэтому их необходимо доставить в муниципальные программы сбора отходов, передать в дар или отправить в центр сбора, например NEDT.

Подробнее об этих вариантах можно узнать из нашей публикации «Какие варианты утилизации предметов домашнего обихода?», а также на нашей странице «Информационные бюллетени и ссылки» с информацией о распространенных опасных бытовых продуктах

Если вы занимаетесь утилизацией электроники или опасными бытовыми отходами, мы можем помочь. Центры сбора бытовых опасных продуктов NEDT могут помочь, предоставив быстрое и безопасное обслуживание для всех ваших потребностей, включая услугу самовывоза! Свяжитесь с нами сегодня, чтобы узнать больше, включая все, что мы принимаем. Вы также можете позвонить нам по телефону 866-769-1621.

При утилизации электронных отходов стекло воронки электронно-лучевой трубки (ЭЛТ) представляет собой экологическую проблему старых телевизоров. Удаление свинца из стекла воронки ЭЛТ может предотвратить его попадание в окружающую среду и позволить его повторное использование. В этом исследовании мы ссылаемся на технологию производства силиката натрия в сухом режиме, отходы ЭЛТ-стекла были обработаны расплавленной фриттой силиката натрия и растворенной фриттой силиката натрия. Добавление определенного количества Na₂CO₃ к отработанному ЭЛТ-стеклу основывается на составе материала и его содержании, затем путем плавления получают удельный модуль силикатно-натриевой фритты. прогресс. Соединения кремния, калия и натрия в фритте силиката натрия растворяются в условиях высокой температуры и давления с использованием воды в качестве растворителя, что показывает тенденцию к тому, что различная температура, давление, соотношение жидкость-твердое вещество и время растворения влияют на результат. растворения. При 175°C (0,75 МПа) соотношение жидкость-твердое вещество составляет 1,5:1, время растворения составляет 1 час, скорость растворения фритты силиката натрия составляет 44,725%. При использовании сульфида натрия для разделения гидролизного раствора и сбора соединений свинца в растворе степень извлечения свинца при растворении достигла 100%, и мы можем получить чистый силикат натрия и высокую чистоту соединений свинца. Метод, представленный в этом исследовании, может перерабатывать не только свинец, но также натрий, калий и другие неорганические минералы в ЭЛТ-стекле и может обеспечить всестороннее использование свинцового стекла.

Отработанное стекло воронки электронно-лучевой трубки (ЭЛТ) стало серьезной экологической проблемой во всем мире. Однако некоторые методы переработки отходов ЭЛТ имеют недостатки, такие как низкое извлечение свинца, низкий уровень комплексной утилизации, технические ограничения, экономические затраты и другие факторы, поэтому фактическое практическое применение все еще невозможно. Поэтому, чтобы решить проблему загрязнения свинцом, присутствующего в отработанном стекле ЭЛТ, и решить проблемы использования ресурсов, необходимо разработать технологию обработки отходов ЭЛТ, которая была бы экологически чистой, экономичной и осуществимой.

Введение

С развитием технологий, прогрессом общества и ускорением обновления технологии электронных дисплеев электронно-лучевая трубка (ЭЛТ) постепенно заменяется жидкокристаллическим дисплеем (Poon, 2008 ). Большое количество ЭЛТ-телевизоров (включая использование ЭЛТ-мониторов для настольных компьютеров) вышло из употребления, в результате чего стекло ЭЛТ было выброшено как отходы. Отходы стекла ЭЛТ содержат тяжелые металлы, такие как свинец. Если его не утилизировать должным образом, он нанесет большой вред окружающей среде и приведет к растрате ресурсов. Отработанное ЭЛТ-стекло вызвало серьезную экологическую проблему во всем мире, особенно в Китае. При значительном количестве производимых электронных отходов развивающимся странам придется иметь дело со старыми компьютерами и телевизорами в большем количестве, чем в развитых странах, к 2018 году или раньше из-за слабого надзора и экологических норм, касающихся электронных отходов в развивающихся странах (Yu et al. ., 2010).

В начале исследования отходов свинцового стекла ЭЛТ его перерабатывали в некоторые другие продукты, такие как пеностекло (Méar et al., 2006а, 2006б; Bernardo and Albertini, 2006), спеченный кирпич (Промышленный совет по переработке электронного оборудования [ICEER], 2004), кристаллический кремний (Chen et al., 2010), стеклокерамика (Andreola et al., 2005, 2007; Bernardo et al. , 2007a, 2007b), мелкий заполнитель в цементном растворе (Ling and Poon, 2011) и другие продукты (Nnorom et al., 2011; Andreola et al., 2008). Хотя эти методы очень хорошо решают проблему загрязнения отработанного ЭЛТ-стекла свинцом, они также сопряжены с потенциальными рисками для здоровья человека и окружающей среды. Поэтому наиболее эффективным способом является извлечение свинца из отходов ЭЛТ-стекла. Компания US Corning сообщила о методе кислотного выщелачивания отходов ЭЛТ-стекла (Goforth et al., 1994). Исходя из этого, некоторые исследователи перерабатывали свинец, используя докритическую гидротермальную обработку методом кислотного выщелачивания (Miyoshi et al., 2004) и методом кислотного выщелачивания осаждения (Pruksathorn and Damronglerd, 2005). Для повышения эффективности кислотного выщелачивания уже сообщалось о методах ультразвуковой (Saterlay et al., 2001), субкритической воды (Miyoshi et al., 2004) и механической активации (Yuan et al., 2012). Вышеупомянутые методы направлены на снижение содержания свинца в отработанном ЭЛТ-стекле с помощью метода кислотного выщелачивания, но другие металлы, такие как Ba и Mg, выщелачиваются одновременно. Разрабатываются и другие технологии, такие как механохимический процесс (Birke et al., 2004; Sasai et al., 2008; Guo et al., 2010; Yuan et al., 2013a, 2013b), самораспространяющийся процесс (Chen et al. al., 2009), процесс восстановления реакцией с карбидом кремния и нитридом титана (Yot and Méar, 2009), улетучивание хлоридов (Grause et al., 2014) и т. д. Однако эти методы в процессе имеют некоторые недостатки: таких как низкое извлечение свинца, низкий уровень комплексного использования, технические ограничения и экономические затраты.

В этой статье был разработан новый метод извлечения свинца при производстве силиката натрия из отходов ЭЛТ-стекла в сухом процессе, таким образом, мы получили тенденцию к тому, что некоторые типичные факторы, связанные с плавлением и растворением силиката натрия, влияют на эффективность производства. Кроме того, мы получили бессвинцовый силикат натрия, оптимальное соотношение дозировок осадителя сульфида натрия в эксперименте и осадок свинца в виде соединений, возвращающихся к источнику выплавки свинца, а затем осуществили рециркуляцию свинцового ресурса.

Материалы и методы

Материалы и метод предварительной обработки

Стеклянная воронка и стекло экрана были отделены от цветных телевизионных ЭЛТ (14 дюймов, производства Hitachi, 1989 года). Стекло воронки разбивали и измельчали с помощью устройства для дробления гранитной футеровки (SM-35; Xianlin Machinery, Zhangqiu, Китай). Затем его просеяли через сито 100 меш, чтобы приготовить образец.

В оптимальном состоянии параметров, определенном в эксперименте с плавлением, это могут быть модули продукта 2,0, 2,5 и 3,0, три вида фритты силиката натрия соответственно. Затем фритта силиката натрия была измельчена и просеяна через сито 100 меш в качестве образца.

Плавление фритты силиката натрия

Температура размягчения и химическая стабильность отходов свинцового ЭЛТ-стекла снижаются с увеличением содержания оксида свинца. Температура плавления свинцового стекла колеблется от 370 до 540 °C, что намного ниже стандартной температуры плавления (1400 °C) системы сухого производства силиката натрия.

Основываясь на содержании кремния, калия и натрия в ЭЛТ-стекле, мы добавили необходимое количество карбоната натрия и позволили смешанным материалам и фритте силиката натрия с заданным модулем иметь почти одинаковый состав (независимо от свинца и других примесей). ). Образец помещают в цилиндрический платиновый тигель для окисления в печь сопротивления коробчатого типа (XS-6-13; Jingwei Electric Furnace, Yixing, China). Температуру периодически повышали от 0 °С до определенной температуры ступенчато, через каждые 200 °С за шаг, и выдерживали при этой температуре в течение 30 мин. Максимальная температура плавления экспериментов была установлена на уровне 700, 800, 900, 1000, 1100 и 1300 °С соответственно. Мощность нагрева составляла 2800 Вт. Образец имеет следующую реакцию в условиях высокой температуры: (1) Потеря воспламенения является реакцией качества газа CO₂, скорость расплавленной реакции составляет (2) Наконец, эффекты процесса плавления были охарактеризованы морфологией и потерями при прокаливании.

В уравнении 2 – скорость реакции плавления (%),

- потери при прокаливании (г), - молярная масса CO₂, - качество добавления Na₂CO₃ ( г) и представляет собой молярную массу Na₂CO₃.

Растворение фритты силиката натрия

Процесс растворения проводили при высокой температуре с использованием автоклава с магнитным приводом (GS1L; Zhengwei Machinery, Шанхай, Китай).Мы проанализировали взаимосвязь между параметрами (такими как модуль фритты силиката натрия, соотношение жидкость-твердое тело, температура плавления, время сохранения тепла) и эффектом растворения силиката натрия, приготовленного из отходов ЭЛТ-стекла. Силикатный модуль 1,5, 2,0, 2,5 и 3,0; соотношение жидкость-твердое было установлено на 1,5:1, 2:1, 2,5:1, 3:1, 3,5:1 и 4:1; температура растворения (собственное давление в системе) была установлена на 150 °C (0,2 МПа), 175 °C (0,75 МПа), 200 °C (1,5 МПа), 225 °C (3 МПа) и 250 °C (4 МПа). ; и время растворения в этом эксперименте было установлено на 1, 2, 3, 4 и 5 часов соответственно. Скорость растворения фритты силиката натрия была важным показателем параметров процесса, рассчитываемым следующим образом: (3) P — скорость растворения фритты силиката натрия (%), m< sub>0 — масса до растворения фритты силиката натрия (г), а m — масса нерастворимого вещества (г).

Конкретная операция заключалась в следующем. Образцы во фритте силиката натрия добавляли деионизированную воду в соответствии с установленным соотношением жидкость-твердое и смешивали в автоклаве с магнитным приводом в реакции при высокой температуре и давлении. Скорость вращения ротора и напряжение нагрева реактора устанавливали 400 об/мин и 125 В, теплота котла сохранялась на время установки после достижения нагреванием заданной температуры. После периода сохранения тепла скорость вращения ротора и напряжение доводили до 0 об/мин и 0 В, смешанные образцы удаляли после того, как в котле установили естественное атмосферное давление, надосадочную жидкость и нижний осадок отделяли через 30 мин выдержки, осадок промывали, сушили и взвешивали, а скорость растворения рассчитывали по уравнению 3. Супернатант представлял собой раствор этилированного силиката натрия, а осадок субстратировали.

Выделение и извлечение свинца из раствора силиката натрия

Сульфид натрия добавляли к раствору силиката натрия с 20-кратным разбавлением, чтобы изучить, как количество сульфида натрия влияет на скорость удаления свинца в растворе силиката натрия.

Соотношение Pb:M было выбрано как 1:1, 1:1,5, 1:2, 1:2,5 и 1:3 соответственно в соответствии с молярным соотношением между концентрацией свинца в растворе силиката натрия и сульфидом натрия. . К раствору силиката натрия добавляли количественный сульфид натрия и осадок подвергали качественному анализу. Кроме того, скорость удаления свинца из раствора силиката натрия рассчитывали по концентрации свинца в исходном и обработанном растворах силиката натрия следующим образом: (4) где Q — скорость удаления свинца из силиката натрия. раствора (%), c — концентрация свинца в образце исходного раствора силиката натрия (мг·л-1), а c' — концентрация свинца в обработанном растворе натрия проба силикатного раствора (мг·л-1).

Аналитический метод

Анализ свинцового стекла и нерастворимой твердой композиции

Отработанное стекло ЭЛТ и состав нерастворимого твердого вещества определяли с помощью автоматической рентгенофлуоресцентной (XRF) спектрометрии (EDX3000; Shimadzu, Токио, Япония) и атомно-эмиссионной спектроскопии с индуктивно-связанной плазмой (ICP-AES; Vista MPX; Varian, CA). , США). Аналитическая точность XRF составила 0,05%; объем анализа составил от 5 B до 92 U; напряжение на трубке 5–50 кэВ. а предел обнаружения тяжелых элементов был на уровне ppm.

Определение концентрации свинца в растворе силиката натрия до и после выделения и извлечения свинца

Поскольку присутствие кремния может повлиять на точность анализа атомно-флуоресцентным спектрометром с ИСП на содержание свинца, раствор силиката натрия разбавляли и вываривали в соответствии со следующими этапами: добавляли 1 моль·л -1 разбавленной азотной кислоты. до 10 мл приготовленного образца силиката натрия для проведения эксперимента по расщеплению. Из-за гидролиза раствора силиката натрия раствор был щелочным; затем добавляли избыток разбавленной азотной кислоты, и раствор становился кислым, что приводило к образованию молочного осадка кремниевой кислоты. Уравнение реакции выглядит следующим образом: (5) Раствор перемешивают магнитной мешалкой при 300 об/мин в течение 10 мин при нормальных температурных условиях. После отстаивания осадка супернатант отбирали в пробирку и центрифугировали при 3000 об/мин в течение 10 мин на центрифуге (TGL-16G; ShuPeilab, Шаньдун, Китай). Затем в мерную колбу вместимостью 100 мл добавляли 1 мл отфильтрованного супернатанта, затем добавляли деионизированную воду и калибровали образец. В этот период разбавление образца силиката натрия составило 500 раз.

Определение компонентов и наблюдение за микроморфологическими характеристиками свинцового осадка при разделении раствора силиката натрия

Структуру осадка свинца в силикат натрия наблюдали с помощью сканирующего электронного микроскопа (S-4800; Hitachi, Токио, Япония). Параллельно анализировали его компоненты методом энергодисперсионной рентгеновской спектрометрии (Noran 7; Thermo Fisher Scientific, Массачусетс, США). Среди них разрешение по вторичным электронам равнялось 1.0 нм (15 кВ) и 2,0 нм (1 кВ); разрешение обратно рассеянных электронов 3,0 нм (15 кВ); электронная пушка - источник электронов с холодной автоэлектронной эмиссией; ускоряющее напряжение 0,5–30 кВ (0,1 кВ/шаг, переменное); и увеличение 30–800 000.

Результаты и обсуждение

Компонентный анализ отходов стекла ЭЛТ

Химический состав отработанного стекла ЭЛТ определяли методами рентгенофлуоресцентной спектрометрии и атомно-эмиссионной спектроскопии с индуктивно-связанной плазмой. Содержание PbO 22,03%. Содержание каждого компонента показано в таблице 1.

Читайте также: