JP2021038444A - 素子の金属元素の分離回収方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】素子から金属元素を分離して回収する簡便な方法を提供する。
【解決手段】素子の金属元素の分離回収方法は、テルル（Ｔｅ）を含有する素子を希硫酸に浸漬させる浸漬工程と、該浸漬工程により得られた希硫酸溶液から、テルルを主成分とする不溶物を回収する回収工程と、を含む。この素子の金属元素の分離回収方法によれば、テルルを含有する素子が、希硫酸によって溶解される。このとき、テルルを含有する素子を構成する成分のうち、テルルが希硫酸に対して不溶であるため、テルルを含有する不溶物が生じる。このため、不溶物を回収することにより、テルルを効率よく回収することができる。
【選択図】図４
【解決手段】素子の金属元素の分離回収方法は、テルル（Ｔｅ）を含有する素子を希硫酸に浸漬させる浸漬工程と、該浸漬工程により得られた希硫酸溶液から、テルルを主成分とする不溶物を回収する回収工程と、を含む。この素子の金属元素の分離回収方法によれば、テルルを含有する素子が、希硫酸によって溶解される。このとき、テルルを含有する素子を構成する成分のうち、テルルが希硫酸に対して不溶であるため、テルルを含有する不溶物が生じる。このため、不溶物を回収することにより、テルルを効率よく回収することができる。
【選択図】図４
Description
本発明は、使用済みの素子から、金属元素を分離して回収する方法に関する。
素子の一つである熱電素子は、希少金属であるビスマス（Ｂｉ）、アンチモン（Ｓｂ）及びテルル（Ｔｅ）を高い割合で含有し、冷却素子などとして大量に使用されている。これら金属（Ｂｉ，Ｓｂ，Ｔｅ）を高い割合で含有する熱電素子は、役目を終えた後、破棄されるのではなく、リサイクルされることが望ましい。
熱電素子に含まれる金属元素を分離・回収する方法として、本出願人は、下記特許文献１において、以下の第一の工程から第六の工程を含む熱電素子の金属元素の分離回収方法を提案している。
（１） 熱電素子を、硝酸水熱処理によって溶解させる第一の工程。
（２） 前記第一の工程により得られた硝酸水溶液から、アンチモン（Ｓｂ）を主成分とする不溶物を回収する第二の工程。
（３） 前記第二の工程後の硝酸水溶液を、中和処理し液性を塩基性とする第三の工程。
（４） 前記第三の工程により得られた塩基性水溶液から、ビスマス（Ｂｉ）を主成分とする不溶物を回収する第四の工程。
（５） 前記第四の工程後の塩基性水溶液を、還元剤によって化学的に還元する第五の工程。
（６） 前記第五の工程により得られた水溶液から、テルル（Ｔｅ）を主成分とする不溶物を回収する第六の工程。
（１） 熱電素子を、硝酸水熱処理によって溶解させる第一の工程。
（２） 前記第一の工程により得られた硝酸水溶液から、アンチモン（Ｓｂ）を主成分とする不溶物を回収する第二の工程。
（３） 前記第二の工程後の硝酸水溶液を、中和処理し液性を塩基性とする第三の工程。
（４） 前記第三の工程により得られた塩基性水溶液から、ビスマス（Ｂｉ）を主成分とする不溶物を回収する第四の工程。
（５） 前記第四の工程後の塩基性水溶液を、還元剤によって化学的に還元する第五の工程。
（６） 前記第五の工程により得られた水溶液から、テルル（Ｔｅ）を主成分とする不溶物を回収する第六の工程。
使用済みの素子から、金属元素を分離回収して、リサイクルする方法は、コスト的観点から、簡便な方法であることが必要とされる。
しかしながら、上記の金属元素を分離・回収する方法は、硝酸水熱処理（例えば、１４０℃で２０時間の加熱処理）を行なうことが要件であり、加熱に大量のエネルギーを要するものであるため、簡便に行うことができないという課題があった。
本発明は、上述の課題を解決するものであり、素子から金属元素を分離して回収する簡便な方法を提供することを目的とする。
本発明に係る素子の金属元素の分離回収方法は、テルル（Ｔｅ）を含有する素子を希硫酸に浸漬させる浸漬工程と、該浸漬工程により得られた希硫酸溶液から、テルルを主成分とする不溶物を回収する回収工程と、を含むことを特徴とする。
本発明の素子の金属元素の分離回収方法によれば、テルルを含有する素子が、希硫酸によって溶解される。このとき、テルルを含有する素子を構成する成分のうち、テルルが希硫酸に対して不溶であるため、テルルを含有する不溶物が生じる。このため、不溶物を回収することにより、テルルを効率よく回収することができる。
ここで、前記分離回収方法において、前記浸漬工程がメカノケミカル処理を伴うことができる。
これによれば、メカノケミカル処理により、テルルを含有する素子が粉砕される。これにより、テルルを含有する素子の表面積が増し、希硫酸に可溶な成分の溶解を促進することができる。
また、前記分離回収方法において、前記希硫酸の濃度が０．５ｍｏl／Ｌ〜１６．５ｍｏl／Ｌとすることができる。これによれば、希硫酸に可溶な成分の溶解が促進され、テルルを効率よく回収することができる。
また、前記分離回収方法において、前記希硫酸の濃度が２．０ｍｏl／Ｌ〜５．０ｍｏl／Ｌとすることができる。これによれば、テルルをより効率よく回収することができる。
また、前記分離回収方法において、前記希硫酸の温度が０℃〜５０℃とすることができる。これによれば、処理費用を抑えつつ、テルルを効率よく回収することができる。
また、前記分離回収方法において、前記希硫酸と前記素子の混合比が、
希硫酸（ｍＬ）：素子（ｇ）＝５〜２００（ｍＬ）：１（ｇ）（＝５０（ｍＬ）：０．２５〜１０（ｇ））
であるものとすることができる。これによれば、希硫酸に可溶な成分の溶解が促進され、テルルを効率よく回収することができる。
希硫酸（ｍＬ）：素子（ｇ）＝５〜２００（ｍＬ）：１（ｇ）（＝５０（ｍＬ）：０．２５〜１０（ｇ））
であるものとすることができる。これによれば、希硫酸に可溶な成分の溶解が促進され、テルルを効率よく回収することができる。
また、前記分離回収方法において、前記メカノケミカル処理がボールミル処理であり、該ボールミル処理で使用される粉砕ボールがジルコニアボールであるものとすることができる。これによれば、素子を好適に粉砕することができ、テルルをより効率よく回収することができる。
本発明の素子の金属元素の分離回収方法によれば、テルルを効率よく回収することができる。
本発明の実施形態の素子の金属元素の分離回収方法は、テルル（Ｔｅ）を含有する素子を希硫酸に浸漬させる浸漬工程と、浸漬工程により得られた希硫酸溶液から、テルルを主成分とする不溶物を回収する回収工程と、を含むものである。浸漬工程はメカノケミカル処理を伴うことが好ましい。
素子の一つである熱電素子とは、電気エネルギーを吸熱又は発熱エネルギーに変換するペルチェ効果を発揮する素子のことである。ペルチェ効果を発揮する素子は、ビスマス（Ｂｉ）、アンチモン（Ｓｂ）、テルル（Ｔｅ）を高い割合で含有するものが多い。また、この３つの元素を全て含むものを、ビスマス−アンチモン−テルル系ペルチェ素子という。なお、ビスマス−アンチモン−テルル系ペルチェ素子に限らず、テルルを高い割合で含有する素子であれば、実施形態の素子の金属元素の分離回収方法の素子として供することができる。
熱電素子は、浸漬工程の前に、裁断・粉砕されることが好ましい。熱電素子の表面積を大きくし、浸漬工程により熱電素子が溶解されやすくするためである。裁断・粉砕後の熱電素子の粒子径は、最大粒子径が５ｍｍ以下であることが好ましい。後述するメカノケミカル処理を容易に行うことができるためである。より好ましくは、最大粒子径は３ｍｍ以下であることが好ましく、さらに好ましくは、１ｍｍ以下であることが好ましい。なお、最大粒子径の下限値は、表面積が大きくなるため、小さい方が好ましいが、裁断・粉砕する労力を考慮して、０．０１ｍｍ以上であることが好ましい。なお、裁断・粉砕後の熱電素子の粒子径は、最大の粒子径となる熱電素子が分離回収方法において阻害要因となるため、最大粒子径で規定するものであり、最大粒子径の範囲を故意に外すためだけに用意された粒子径の熱電素子は、当然、最大粒子径の範囲の規定から除外されるべきものである。
熱電素子を希硫酸に浸漬させる浸漬工程は、熱電素子からビスマスとアンチモンを希硫酸に溶解させる工程である。本願発明者らは、熱電素子を希硫酸に浸漬させることによって、ビスマスとアンチモンが希硫酸に溶解し、テルルが希硫酸に溶解し難いことを見出し、テルルの回収が可能であることを見出したものである。
浸漬工程に使用する希硫酸の濃度は、０．５ｍｏl／Ｌ〜１６．５ｍｏl／Ｌであることが好ましい。これによれば、希硫酸に可溶な成分であるビスマスとアンチモンの溶解が促進され、不溶物となったテルルを効率よく回収することができるためである。浸漬工程に使用する希硫酸の濃度が０．５ｍｏl／Ｌ未満だと、図１及び図２に示すように、ビスマスとアンチモンが十分に希硫酸に溶解しないおそれがある。一方、浸漬工程に使用する希硫酸の濃度が１６．５ｍｏl／Ｌをこえると、理由は不明であるが、図１及び図２に示すように、ビスマスとアンチモンが十分に希硫酸に溶解しないおそれがある。より好ましくは、浸漬工程に使用する希硫酸の濃度は、１．０ｍｏl／Ｌ〜８．０ｍｏl／Ｌであり、さらに好ましくは、２．０ｍｏl／Ｌ〜５．０ｍｏl／Ｌであり、最も好ましくは、４．０ｍｏl／Ｌ〜５．０ｍｏl／Ｌである。
浸漬工程に使用する希硫酸の温度は、０℃〜５０℃であることが好ましい。これによれば、ビスマスとアンチモンを効率良く希硫酸に溶解させることができるためである。浸漬工程に使用する希硫酸の温度が０℃未満だと、ビスマスとアンチモンの溶解性が劣り、テルルを高い純度で回収することができないおそれがある。一方、５０℃を超えると、実施は可能であるが、反応系（希硫酸と熱電素子粉砕物）の加温が必要となり、不経済となるおそれがある。より好ましくは、浸漬工程に使用する希硫酸の温度は、１０℃〜４０℃である。
熱電素子を希硫酸に浸漬させる浸漬工程の時間は、１２時間〜４８時間であることが好ましい。これによれば、ビスマスとアンチモンを効率良く希硫酸に溶解させることができるためである。熱電素子を希硫酸に浸漬させる浸漬工程の時間が１２時間未満だと、ビスマスとアンチモンを十分に溶解させることができないおそれがある。一方、４８時間を超えると、実施は可能であるが、過剰な浸漬時間となり、不合理となるおそれがある。より好ましくは、浸漬工程の時間は、１８時間〜３６時間である。
希硫酸溶液（濃度：４ｍｏl／Ｌ）と熱電素子粉砕物との混合比は、
希硫酸（ｍＬ）：熱電素子（ｇ）＝５〜２００（ｍＬ）：１（ｇ）（＝５０（ｍＬ）：０．２５〜１０（ｇ））
であることが好ましい。これによれば、希硫酸に可溶な成分であるビスマスとアンチモンの溶解が促進され、テルルを効率よく回収することができる。熱電素子粉砕物に対する希硫酸溶液の混合比（量）が、希硫酸（ｍＬ）：熱電素子（ｇ）＝５（ｍＬ）：１（ｇ）（＝５０（ｍＬ）：１０（ｇ））未満の場合には、図７及び図８に示すように、ビスマスとアンチモンの溶解が不十分となり、図１０に示すように、不溶物として回収されるテルルの純度が劣るおそれがある。一方、熱電素子粉砕物に対する希硫酸溶液の混合比（量）が、希硫酸（ｍＬ）：熱電素子（ｇ）＝２００（ｍＬ）：１（ｇ）（＝５０（ｍＬ）：０．２５（ｇ））を超える場合には、実施は可能であるが、希硫酸溶液が過剰な量となり、不経済となるおそれがある。より好ましくは、希硫酸溶液と熱電素子粉砕物との混合比は、
希硫酸（ｍＬ）：熱電素子（ｇ）＝１０〜１００（ｍＬ）：１（ｇ）（＝５０（ｍＬ）：０．５〜５（ｇ）） であり、さらに好ましくは、
希硫酸（ｍＬ）：熱電素子（ｇ）＝２０〜６０（ｍＬ）：１（ｇ）（＝５０（ｍＬ）：０．８〜２．５（ｇ）） であり、最も好ましくは、
希硫酸（ｍＬ）：熱電素子（ｇ）＝２５〜５０（ｍＬ）：１（ｇ）（＝５０（ｍＬ）：１〜２（ｇ）） である。
希硫酸（ｍＬ）：熱電素子（ｇ）＝５〜２００（ｍＬ）：１（ｇ）（＝５０（ｍＬ）：０．２５〜１０（ｇ））
であることが好ましい。これによれば、希硫酸に可溶な成分であるビスマスとアンチモンの溶解が促進され、テルルを効率よく回収することができる。熱電素子粉砕物に対する希硫酸溶液の混合比（量）が、希硫酸（ｍＬ）：熱電素子（ｇ）＝５（ｍＬ）：１（ｇ）（＝５０（ｍＬ）：１０（ｇ））未満の場合には、図７及び図８に示すように、ビスマスとアンチモンの溶解が不十分となり、図１０に示すように、不溶物として回収されるテルルの純度が劣るおそれがある。一方、熱電素子粉砕物に対する希硫酸溶液の混合比（量）が、希硫酸（ｍＬ）：熱電素子（ｇ）＝２００（ｍＬ）：１（ｇ）（＝５０（ｍＬ）：０．２５（ｇ））を超える場合には、実施は可能であるが、希硫酸溶液が過剰な量となり、不経済となるおそれがある。より好ましくは、希硫酸溶液と熱電素子粉砕物との混合比は、
希硫酸（ｍＬ）：熱電素子（ｇ）＝１０〜１００（ｍＬ）：１（ｇ）（＝５０（ｍＬ）：０．５〜５（ｇ）） であり、さらに好ましくは、
希硫酸（ｍＬ）：熱電素子（ｇ）＝２０〜６０（ｍＬ）：１（ｇ）（＝５０（ｍＬ）：０．８〜２．５（ｇ）） であり、最も好ましくは、
希硫酸（ｍＬ）：熱電素子（ｇ）＝２５〜５０（ｍＬ）：１（ｇ）（＝５０（ｍＬ）：１〜２（ｇ）） である。
浸漬工程は、メカノケミカル処理を伴うことが好ましい。メカノケミカル処理とは、固体物質の粉砕過程での摩擦や圧縮などの機械エネルギーにより、局部的に生じる高いエネルギーを利用して、固溶反応、結晶化反応、相転移反応を促進する処理であり、ボールミル、ビーズミル又は遊星ミルを使用することにより行うことができる。実施形態のメカノケミカル処理は、ボールミルを使用して、固溶反応を促進させるものである。なお、本明細書及び図面において、希硫酸に浸漬させるだけの浸漬工程を単純浸漬処理と称することがあり、メカノケミカル処理を伴う浸漬工程を湿式メカノケミカル処理と称することがある。
ボールミルによる湿式メカノケミカル処理は、密閉可能な円筒形状の容器に、希硫酸、熱電素子及び粉砕ボールを収容し、収容の後に、容器を密閉し、密閉された円筒形状の容器を周方向に回転させることにより、希硫酸による浸漬工程に、摩擦や圧縮などの機械エネルギーを加えるものである。
ボールミルのボールの素材には、高強度の、アルミナ（Ａｌ2Ｏ3）、ジルコニア（ＺｒＯ2）、窒化ケイ素（Ｓｉ3Ｎ4）、炭化ケイ素（ＳｉＣ）などを使用することができるが、実施形態のメカノケミカル処理では、これらの中で比重が最も大きいため粉砕力に優れるジルコニアを使用した。
ボールミルの回転数（円筒形状の容器の回転数）は、６０ｒｐｍ〜２４０ｒｐｍであることが好ましい。好適に熱電素子を粉砕することができるためである。ボールミルの回転数が６０ｒｐｍ未満の場合には、メカノケミカル処理による効果が得られ難く、ビスマス又はアンチモンの溶解量が不十分となるおそれがある。一方、回転数が２４０ｒｐｍを超えると、過度な回転数となり、メカノケミカル処理による効果が頭打ちとなるおそれがある。より好ましくは、ボールミルの回転数は、１２０ｒｐｍ〜１８０ｒｐｍである。
ボールミルによる処理時間は、１２ｈ〜４８ｈであることが好ましい。好適に熱電素子を粉砕することができるためである。ボールミルによる処理時間が１２ｈ未満の場合には、粉砕が不十分となり、メカノケミカル処理による効果が得られ難く、ビスマス又はアンチモンの溶解量が不十分となるおそれがある。一方、ボールミルによる処理時間が４８ｈを超えると、過度な処理時間となり、メカノケミカル処理による効果が頭打ちとなるおそれがある。より好ましくは、ボールミルによる処理時間は、１８ｈ〜３０ｈである。
以下、実施例により本発明をさらに詳細に説明する。熱電素子は、下記の組成のペルチェ素子を最大粒子径が０．１ｍｍになるまで瑪瑙乳鉢で粉砕したもの（ペルチェ粉末）を使用した。
ビスマス（Ｂｉ） ２４．７質量％
アンチモン（Ｓｂ） １８．１質量％
テルル（Ｔｅ） ５６．３質量％
セレン（Ｓｅ） ０．４質量％
マグネシウム（Ｍｇ） ０．３質量％
なお、セレンとマグネシウムは、微量成分である。
アンチモン（Ｓｂ） １８．１質量％
テルル（Ｔｅ） ５６．３質量％
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マグネシウム（Ｍｇ） ０．３質量％
なお、セレンとマグネシウムは、微量成分である。
湿式メカノケミカル処理は、密閉可能な５００ｍＬの円柱形状のポリプロピレン容器に、ペルチェ粉末０．５ｇ〜５．０ｇと、条件により濃度を変更した希硫酸５０ｍＬと、直径５ｍｍのジルコニアボール３５０ｇと、を封入し、メカノケミカル処理を施した。湿式メカノケミカル処理は、ボールミル装置に、ヤマト科学株式会社製Universal Ball Mill UB32を使用し、２．８ｒｐｓ（１６８ｒｐｍ）の回転数で２４時間処理を行った。単純浸漬処理は、密閉可能な５００ｍＬの円柱形状のポリプロピレン容器に、ペルチェ粉末０．５ｇ〜５．０ｇと、条件により濃度を変更した希硫酸５０ｍＬと、を封入し、２４時間静置した。メカノケミカル処理及び単純浸漬処理後に、試料（ペルチェ粉末と希硫酸）を減圧ろ過法によって固液を分離し、以下の測定を行った。
液相の金属元素の含有率の測定には、Ｐｅｒｋｉｎ−Ｅｌｍｅｒ社の誘導プラズマ発光分析装置「ＯＰＴＩＭＡ−２０００ＤＶ」（以下、ＩＣＰ−ＡＥＳと略すことがある。）を使用した。固相の金属元素の含有率の測定には、株式会社リガク製の蛍光Ｘ線分析装置「ＺＳＸ１００ｅ」（以下、ＸＲＦと略すことがある。）を使用した。固相の金属元素の同定には、株式会社リガク製のＸ線回析装置「ＭｉｎｉＦｌｅｘＩＩ」（以下、ＸＲＤと略すことがある。）を使用した。
（実施例１）
実施例１は、希硫酸とペルチェ粉末の混合比を、希硫酸（ｍＬ）：ペルチェ粉末（ｇ）＝５０（ｍＬ）：１．２５（ｇ）に固定し、希硫酸の濃度を、０ｍｏl／Ｌ〜９ｍｏl／Ｌに変更して、湿式メカノケミカル処理及び単純浸漬処理を施したものである。その結果を、図１〜図６に記載する。なお、湿式メカノケミカル処理後の希硫酸の温度は３５℃であり、単純浸漬処理後の希硫酸の温度は３０℃であった。
実施例１は、希硫酸とペルチェ粉末の混合比を、希硫酸（ｍＬ）：ペルチェ粉末（ｇ）＝５０（ｍＬ）：１．２５（ｇ）に固定し、希硫酸の濃度を、０ｍｏl／Ｌ〜９ｍｏl／Ｌに変更して、湿式メカノケミカル処理及び単純浸漬処理を施したものである。その結果を、図１〜図６に記載する。なお、湿式メカノケミカル処理後の希硫酸の温度は３５℃であり、単純浸漬処理後の希硫酸の温度は３０℃であった。
図１より、ビスマスは、単純浸漬処理に比して湿式メカノケミカル処理の方が溶解することが分かる。ビスマスは、希硫酸の濃度が１ｍｏl／Ｌ〜９ｍｏl／Ｌの範囲で溶解し、２ｍｏl／Ｌ〜５ｍｏl／Ｌの範囲にて高濃度で溶解していることが分かる。なお、図１には記載していないが、ビスマスは、０．５ｍｏl／Ｌ〜１６．５ｍｏl／Ｌの希硫酸に溶解する。
図２より、アンチモンは、単純浸漬処理に比して湿式メカノケミカル処理の方が溶解することが分かる。アンチモンは、希硫酸の濃度が１ｍｏl／Ｌ〜９ｍｏl／Ｌの範囲で溶解し、２ｍｏl／Ｌ〜６ｍｏl／Ｌの範囲にて高濃度で溶解していることが分かる。なお、図２には記載していないが、アンチモンは、０．５ｍｏl／Ｌ〜１６．５ｍｏl／Ｌの希硫酸に溶解する。
図３より、テルルは、単純浸漬処理又は湿式メカノケミカル処理であっても希硫酸に溶解しないことが分かる。なお、図３は、１ｍｏl／Ｌ及び３ｍｏl／Ｌの希硫酸にテルルが溶解する結果になっているが、何らかの測定ミスによるものと推測する。
図４より、湿式メカノケミカル処理後の不溶物にテルルが高い割合で含有していることが分かる。なお、図４は、単純浸漬処理後の不溶物並びに６ｍｏl／Ｌ及び９ｍｏl／Ｌの湿式メカノケミカル処理後の不溶物のテルルが濃縮されていない結果になっているが、何らかの測定ミスによるものと推測する。図５及び図６から、希硫酸の濃度が１ｍｏl／Ｌ〜９ｍｏl／Ｌの範囲でテルルが濃縮されていることが確認できる。
（実施例２）
実施例２は、希硫酸の濃度を、４ｍｏl／Ｌに固定し、希硫酸とペルチェ粉末の混合比を、希硫酸（ｍＬ）：ペルチェ粉末（ｇ）＝１０〜１００（ｍＬ）：１（ｇ）（＝５０（ｍＬ）：０．５〜５（ｇ））に変更して、湿式メカノケミカル処理及び単純浸漬処理を施したものである。その結果を、図７〜図１０に記載する。なお、湿式メカノケミカル処理後の希硫酸の温度は３５℃であり、単純浸漬処理後の希硫酸の温度は３０℃であった。
実施例２は、希硫酸の濃度を、４ｍｏl／Ｌに固定し、希硫酸とペルチェ粉末の混合比を、希硫酸（ｍＬ）：ペルチェ粉末（ｇ）＝１０〜１００（ｍＬ）：１（ｇ）（＝５０（ｍＬ）：０．５〜５（ｇ））に変更して、湿式メカノケミカル処理及び単純浸漬処理を施したものである。その結果を、図７〜図１０に記載する。なお、湿式メカノケミカル処理後の希硫酸の温度は３５℃であり、単純浸漬処理後の希硫酸の温度は３０℃であった。
図７から、希硫酸（ｍＬ）：ペルチェ粉末（ｇ）＝１０〜１００（ｍＬ）：１（ｇ）（＝５０（ｍＬ）：０．５〜５（ｇ））の範囲では、ビスマスは、希硫酸に溶解し、ペルチェ粉末（ｇ）に対して希硫酸（ｍＬ）の量が多い方（希硫酸（ｍＬ）：ペルチェ粉末（ｇ）＝１００（ｍＬ）：１（ｇ）（＝５０（ｍＬ）：０．５（ｇ）））が溶解し易いようである。
図８から、希硫酸（ｍＬ）：ペルチェ粉末（ｇ）＝１０〜１００（ｍＬ）：１（ｇ）（＝５０（ｍＬ）：０．５〜５（ｇ））の範囲では、アンチモンは、希硫酸に溶解し、ペルチェ粉末（ｇ）に対して希硫酸（ｍＬ）の量が多い方（希硫酸（ｍＬ）：ペルチェ粉末（ｇ）＝１００（ｍＬ）：１（ｇ）（＝５０（ｍＬ）：０．５（ｇ）））が溶解し易いようである。
図９から、テルルは、希硫酸に溶解しないことが確認できる。なお、希硫酸（ｍＬ）：ペルチェ粉末（ｇ）＝１００（ｍＬ）：１（ｇ）（＝５０（ｍＬ）：０．５（ｇ））にて、テルルが希硫酸に溶解する結果になっているが、何らかの測定ミスによるものと推測する。
図１０から、湿式メカノケミカル処理後の不溶物にテルルが高い割合で含有していることが分かる。
以上のように構成された実施形態の素子の金属元素の分離回収方法から把握される技術的思想について、以下に記載する。
本発明に係る素子の金属元素の分離回収方法は、テルル（Ｔｅ）を含有する素子を希硫酸に浸漬させる浸漬工程と、該浸漬工程により得られた希硫酸溶液から、テルルを主成分とする不溶物を回収する回収工程と、を含むことを特徴とする。
本発明の素子の金属元素の分離回収方法によれば、テルルを含有する素子が、希硫酸によって溶解される。このとき、テルルを含有する素子を構成する成分のうち、テルルが希硫酸に対して不溶であるため、テルルを含有する不溶物が生じる。このため、不溶物を回収することにより、テルルを効率よく回収することができる。
ここで、前記分離回収方法において、前記浸漬工程がメカノケミカル処理を伴うことができる。
これによれば、メカノケミカル処理により、テルルを含有する素子が粉砕される。これにより、テルルを含有する素子の表面積が増し、希硫酸に可溶な成分の溶解を促進することができる。
また、前記分離回収方法において、前記希硫酸の濃度が０．５ｍｏl／Ｌ〜１６．５ｍｏl／Ｌとすることができる。これによれば、希硫酸に可溶な成分の溶解が促進され、テルルを効率よく回収することができる。
また、前記分離回収方法において、前記希硫酸の濃度が２．０ｍｏl／Ｌ〜５．０ｍｏl／Ｌとすることができる。これによれば、テルルをより効率よく回収することができる。
また、前記分離回収方法において、前記希硫酸の温度が０℃〜５０℃とすることができる。これによれば、処理費用を抑えつつ、テルルを効率よく回収することができる。
また、前記分離回収方法において、前記希硫酸と前記素子の混合比が、
希硫酸（ｍＬ）：素子（ｇ）＝５〜２００（ｍＬ）：１（ｇ）（＝５０（ｍＬ）：０．２５〜１０（ｇ））
であるものとすることができる。これによれば、希硫酸に可溶な成分の溶解が促進され、テルルを効率よく回収することができる。
希硫酸（ｍＬ）：素子（ｇ）＝５〜２００（ｍＬ）：１（ｇ）（＝５０（ｍＬ）：０．２５〜１０（ｇ））
であるものとすることができる。これによれば、希硫酸に可溶な成分の溶解が促進され、テルルを効率よく回収することができる。
また、前記分離回収方法において、前記メカノケミカル処理がボールミル処理であり、該ボールミル処理で使用される粉砕ボールがジルコニアボールであるものとすることができる。これによれば、素子を好適に粉砕することができ、テルルをより効率よく回収することができる。
また、実施形態の素子の金属元素の分離回収方法は、その構成を以下のような形態に変更しても実施することができる。
実施形態の金属元素の分離回収方法は、素子としてテルルを含有する熱電素子からテルルを分離回収したが、素子は熱電素子に限らず、Ｂｉ−Ｓｂ−Ｔｅ合金（素子）であれば、テルルを分離回収することができる。Ｂｉ−Ｓｂ−Ｔｅ合金として、ナノワイヤ用途の合金、ナノディスク用途の合金などがある。また、実施形態の金属元素の分離回収方法は、ＤＶＤ−ＲＡＭなどの相変化材料に使用されているＧｅ−Ｓｂ−Ｔｅ合金でも、テルルの分離回収が期待されるものである。
Claims (7)
- テルル（Ｔｅ）を含有する素子を希硫酸に浸漬させる浸漬工程と、該浸漬工程により得られた希硫酸溶液から、テルルを主成分とする不溶物を回収する回収工程と、を含むことを特徴とする素子の金属元素の分離回収方法。
- 前記浸漬工程がメカノケミカル処理を伴うことを特徴とする請求項１に記載の素子の金属元素の分離回収方法。
- 前記希硫酸の濃度が０．５ｍｏl／Ｌ〜１６．５ｍｏl／Ｌであることを特徴とする請求項１に記載の素子の金属元素の分離回収方法。
- 前記希硫酸の濃度が２．０ｍｏl／Ｌ〜５．０ｍｏl／Ｌであることを特徴とする請求項１に記載の素子の金属元素の分離回収方法。
- 前記希硫酸の温度が０℃〜５０℃であることを特徴とする請求項１に記載の素子の金属元素の分離回収方法。
- 前記希硫酸と前記素子の混合比が、
希硫酸（ｍＬ）：素子（ｇ）＝５〜２００（ｍＬ）：１（ｇ）（＝５０（ｍＬ）：０．２５〜１０（ｇ））
であることを特徴とする請求項１に記載の素子の金属元素の分離回収方法。 - 前記メカノケミカル処理がボールミル処理であり、該ボールミルで使用される粉砕ボールがジルコニアボールであることを特徴とする請求項２に記載の素子の金属元素の分離回収方法。
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