(57)【要約】  本発明は、改質された赤泥又は改質されたボーキサイト残渣、並びにその製造方法及び改質された赤泥を含む貯蔵媒体、貯蔵媒体を含む熱貯蔵装置、並びに改質された赤泥の貯蔵媒体としての、特に熱貯蔵装置における多岐にわたる使用に関する。この場合に、改質された赤泥は、以下の成分：ヘマタイト（Ｆｅ２Ｏ３）と、コランダム（ＡＩ２Ｏ３）と、ルチル（ＴｉＯ２）及び／又はアナターゼ（ＴｉＯ２）と、石英（ＳｉＯ２）と、任意に、ペロブスカイト（ＣａＴｉＯ３）と、任意に、シュードブルッカイト（（Ｆｅ３＋，Ｆｅ２＋）２（Ｔｉ，Ｆｅ３＋）Ｏ５）及び／又はネフェリン（（Ｎａ，Ｋ）［ＡＩＳｉＯ４］）とを含有する。これにより、新規の材料が提供されるとともに、該材料の、低温領域、中温領域及び高温領域における顕熱エネルギー貯蔵システムにおける貯蔵媒体としての使用のための製造が記載される。【特許請求の範囲】
【請求項１】
以下の成分：
ヘマタイト（Ｆｅ２Ｏ３）と、
コランダム（Ａｌ２Ｏ３）と、
ルチル（ＴｉＯ２）及び／又はアナターゼ（ＴｉＯ２）と、
石英（ＳｉＯ２）と、
任意に、ペロブスカイト（ＣａＴｉＯ３）と、
任意に、シュードブルッカイト（（Ｆｅ３＋，Ｆｅ２＋）２（Ｔｉ，Ｆｅ３＋）Ｏ５）及び／又はネフェリン（（Ｎａ，Ｋ）［ＡｌＳｉＯ４］）と、
を含有する、改質された赤泥。
【請求項２】
４８重量％〜５５重量％のヘマタイト（Ｆｅ２Ｏ３）と、
１３重量％〜１８重量％のコランダム（Ａｌ２Ｏ３）と、
８重量％〜１２重量％のルチル（ＴｉＯ２）及び／又はアナターゼ（ＴｉＯ２）と、
２重量％〜５重量％の石英（ＳｉＯ２）と、
を含有する、請求項１に記載の改質された赤泥。
【請求項３】
１０重量％〜５５重量％の鉄化合物と、
１２重量％〜３５重量％のアルミニウム化合物と、
３重量％〜１７重量％のケイ素化合物と、
２重量％〜１２重量％の二酸化チタンと、
０．５重量％〜６重量％のカルシウム化合物と、
任意に、更なる不可避の不純物と、
の無機組成を有する赤泥を、少なくとも８００℃、好ましくは少なくとも１０００℃の温度に加熱することによって得ることができる、改質された赤泥。
【請求項４】
３．９０ｇ／ｃｍ３から４．０ｇ／ｃｍ３までの範囲の、特に約３．９３ｇ／ｃｍ３の密度を有する、請求項１〜３のいずれか一項に記載の改質された赤泥。
【請求項５】
３μｍから１０μｍまでの範囲の、特に５μｍから８μｍまでの範囲の平均粒度ｄ５０を有する、請求項１〜４のいずれか一項に記載の改質された赤泥。
【請求項６】
０．５μｍから２．５μｍまでの範囲の、特に１．０μｍから２．０μｍまでの範囲の粒度ｄ１０、及び／又は１５μｍから５０μｍまでの範囲の、特に２０μｍから４０μｍまでの範囲の粒度ｄ９０を有する、請求項１〜５のいずれか一項に記載の改質された赤泥。
【請求項７】
０．６ｋＪ／（ｋｇ・Ｋ）から０．８ｋＪ／（ｋｇ・Ｋ）までの範囲の、特に０．６５ｋＪ／（ｋｇ・Ｋ）から０．７５ｋＪ／（ｋｇ・Ｋ）までの範囲の２０℃での比熱容量、及び／又は０．９ｋＪ／（ｋｇ・Ｋ）から１．３ｋＪ／（ｋｇ・Ｋ）までの範囲の、特に０．９５ｋＪ／（ｋｇ・Ｋ）から１．２ｋＪ／（ｋｇ・Ｋ）までの範囲の７２６．８℃での比熱容量を有する、請求項１〜６のいずれか一項に記載の改質された赤泥。
【請求項８】
３Ｗ／（ｍ・Ｋ）から３５Ｗ／（ｍ・Ｋ）までの範囲の、特に５Ｗ／（ｍ・Ｋ）から２０Ｗ／（ｍ・Ｋ）までの範囲の比熱伝導率を有する、請求項１〜７のいずれか一項に記載の改質された赤泥。
【請求項９】
圧縮された固体の形で存在する、請求項１〜８のいずれか一項に記載の改質された赤泥。
【請求項１０】
１０重量％〜５５重量％の鉄化合物と、
１２重量％〜３５重量％のアルミニウム化合物と、
３重量％〜１７重量％のケイ素化合物と、
２重量％〜１２重量％の二酸化チタンと、
０．５重量％〜６重量％のカルシウム化合物と、
任意に、更なる不可避の不純物と、
の無機組成を有する赤泥を、少なくとも８００℃、好ましくは少なくとも１０００℃の温度に加熱することを含む、改質された赤泥の製造方法、特に請求項１〜９のいずれか一項に記載の改質された赤泥の製造方法。
【請求項１１】
前記赤泥を加熱後に圧縮することを更に含む、請求項１０に記載の改質された赤泥の製造方法。
【請求項１２】
請求項１〜９のいずれか一項に記載の改質された赤泥を含む貯蔵媒体。
【請求項１３】
以下の成分：
空気の包有及び空気の吸着を回避するための作用物質、
熱伝導率の改善のための作用物質、特に金属コロイド、金属粉末、黒鉛及びケイ素含有物質からなる群から選択される、熱伝導率の改善のための作用物質、
チキソトロピー性組成物の形成のための作用物質、
のうちの１種以上を更に含む、請求項１２に記載の貯蔵媒体。
【請求項１４】
請求項１２又は１３に記載の貯蔵媒体を含む熱貯蔵装置。
【請求項１５】
前記熱貯蔵装置の蓄熱及び放熱のための装置を更に含む、請求項１４に記載の熱貯蔵装置。
【請求項１６】
抵抗線を更に含む、請求項１４又は１５に記載の熱貯蔵装置、特に熱電貯蔵装置。
【請求項１７】
請求項１〜９のいずれか一項に記載の改質された赤泥の、貯蔵媒体としての、特に熱貯蔵装置における使用。
【請求項１８】
１０００℃までの温度での、特に１００℃を上回って１０００℃までの温度での熱貯蔵のための、請求項１７に記載の使用。
【請求項１９】
繰り返し加熱可能かつ冷却可能な貯蔵媒体としての、請求項１７又は１８に記載の使用。
【請求項２０】
同時に加熱可能かつ冷却可能な貯蔵媒体としての、請求項１７又は１８に記載の使用。
【請求項２１】
熱電貯蔵装置における貯蔵媒体としての、請求項１７〜２０のいずれか一項に記載の使用。
【請求項２２】
前記貯蔵媒体は、電流によって加熱され、及び／又は電流を発生しながら冷却される、請求項２１に記載の使用。
【請求項２３】
再生可能エネルギー源から得られた電流の貯蔵のための、請求項２１又は２２に記載の使用。
【請求項２４】
前記熱電貯蔵装置は、電流によって加熱され、こうして前記貯蔵媒体を加熱する抵抗線を備える、請求項２１〜２３のいずれか一項に記載の使用。
【請求項２５】
前記貯蔵媒体中に貯蔵された熱的エネルギーは、特に、水、溶融塩及び熱媒油からなる群から選択されるその他の媒体へと伝達され、こうして前記貯蔵媒体は冷却される、請求項１８〜２４のいずれか一項に記載の使用。
【請求項２６】
前記貯蔵媒体及び放熱装置は、一体式で存在するか、又は別々の要素として存在する、請求項１７〜２５のいずれか一項に記載の使用。
【請求項２７】
前記熱電貯蔵装置は、熱電併給が行われることにより、送電系の存在なくして電気的エネルギーを輸送するために利用される、請求項２１〜２６のいずれか一項に記載の使用。
【請求項２８】
前記熱電貯蔵装置は、熱電併給により再び電流を発生する、請求項２１〜２７のいずれか一項に記載の使用。
【請求項２９】
前記熱電貯蔵装置は、孤立したエネルギー利用者へのエネルギー供給のために使用される、請求項２１〜２８のいずれか一項に記載の使用。
【請求項３０】
孤立したエネルギー利用者に、熱エネルギー及び電気的エネルギーが供給される、請求項２９に記載の使用。
【請求項３１】
前記熱電貯蔵装置は、機械又は移動装置、例えば車両へのエネルギー供給のために使用される、請求項２１〜２８のいずれか一項に記載の使用。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、改質された赤泥又は改質されたボーキサイト残渣（以下で、ＡＬＦＥＲＲＯＣＫ（商標）とも呼ばれる）並びにその製造方法及びその使用に関する。
【背景技術】
【０００２】
再生可能エネルギー法（ＥＥＧ）により、ドイツでは、２０３８年までの原子力エネルギー及び石炭火力発電からの撤退が定められている。それに代わるものとして、ウインドパーク、ソーラー設備及びバイオガス設備が、ドイツにとっての電力供給を意味するものとなる。
【０００３】
しかしながら特に、ウインドパーク及びソーラー設備は、無風の場合及び暗闇の場合に電気が生成されないという不利点を有する。そのため、これらの再生可能エネルギーは、安定したエネルギー供給に依存している消費者、特に産業消費者のためにベース負荷需要を満たすことはできない。
【０００４】
このシステム上の不利点を回避するために、エネルギー供給とエネルギー消費とを切り離さねばならない。エネルギー供給者とエネルギー消費者との間を結ぶエネルギー貯蔵装置のみが、エネルギー流を必要な方法で均等化して、それにより再生可能エネルギーを、ベース負荷需要を満たすものにすることに成功する。
【０００５】
したがって、再生可能エネルギー源からエネルギーを回収するに際してのこれらの不利点を解決することができ、さらに資源削減的にかつ費用効果高く得ることさえ可能なエネルギー貯蔵装置及びそのために適した貯蔵媒体が必要とされている。
【０００６】
ボーキサイトから水酸化アルミニウム（ＡＴＨ）を得るためのバイヤー法において赤泥が廃棄物として生ずることは知られている。赤泥（ＲＳ）とは、以下で、バイヤー法に際して生成されるボーキサイトからＡＴＨを得る際に生ずる残渣を表す。アルミニウムを得る際に生ずるボーキサイト残渣又は赤泥の大部分は、更に処理されずに、産業的使用に供されることなく、ゴミ捨て場に廃棄される。
【０００７】
従来技術から、ボーキサイト残渣はその大きな内部表面積に基づき吸着材として適していることは既に知られている。
【０００８】
さらに、改質されたボーキサイト残渣は、その化学組成に基づき、無機のハロゲン不含の防炎剤として、コンパウンドとして又は発泡された形でも提供されるあらゆる種類のプラスチックにおいて使用することができることが知られている（特許文献１）。
【０００９】
さらに、改質されたボーキサイト残渣は、高い密度を有するので、この組成物は、防音材として、又は掘削泥増量のために、又は放射線防御のためにも使用することができることが知られている（特許文献２）。
【００１０】
さらに、特許文献３から、流体処理及び有害物質除去のためのボーキサイト残渣を有する多孔質粒状材料が知られている。有害物質には、例えば、重金属、アニオン及びガスが該当する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】国際公開第２０１２／１２６４８７号
【特許文献２】国際公開第２０１４／１１４２８３号
【特許文献３】国際公開第２００５／０６１４０８号
【発明の概要】
【００１２】
１２０℃から２５０℃の間の温度に加熱された改質された低クロム酸塩ボーキサイト残渣を用いた実験において、本発明者らは、冷却が予想外にもゆっくりと起こることを突き止めた。この考察を考慮に入れて、本発明の発明者らは、（任意に低クロム酸塩）ボーキサイト残渣又は赤泥の、それが熱処理に供される場合の挙動について広範囲にわたる調査を実施し、その際に、化学的パラメータ、鉱物学的パラメータ及び物理的パラメータ、特に熱的パラメータを比較観察した。こうして、本発明者らは、貯蔵媒体として、特に熱貯蔵装置として使用することができる新たに改質された赤泥を獲得した。
【００１３】
したがって、本発明は、請求項１及び請求項３のいずれか一項に記載の改質された赤泥、請求項１０に記載の特徴を有する改質された赤泥の製造方法、改質された赤泥を含む貯蔵媒体、貯蔵媒体を含む熱貯蔵装置、並びに改質された赤泥の貯蔵媒体としての、特に熱貯蔵装置における多岐にわたる使用に関する。
【００１４】
一実施形態においては、改質された赤泥は、以下の成分：
ヘマタイト（Ｆｅ２Ｏ３）と、
コランダム（Ａｌ２Ｏ３）と、
ルチル（ＴｉＯ２）及び／又はアナターゼ（ＴｉＯ２）と、
石英（ＳｉＯ２）と、
任意に、ペロブスカイト（ＣａＴｉＯ３）と、
任意に、シュードブルッカイト（（Ｆｅ３＋，Ｆｅ２＋）２（Ｔｉ，Ｆｅ３＋）Ｏ５）及び／又はネフェリン（（Ｎａ，Ｋ）［ＡｌＳｉＯ４］）と、
を含有する。
【００１５】
したがって、改質された赤泥は、特に、ヘマタイト（Ｆｅ２Ｏ３）、コランダム（Ａｌ２Ｏ３）、ルチル（ＴｉＯ２）及び／又はアナターゼ（ＴｉＯ２）並びに石英（ＳｉＯ２）の成分を含有してよく、又は本質的に上記成分からなってよい。更なる成分が含まれていてよいが、含まれていなければならないわけではない。そのような更なる（任意の）成分としては、特にペロブスカイト（ＣａＴｉＯ３）、シュードブルッカイト（（Ｆｅ３＋，Ｆｅ２＋）２（Ｔｉ，Ｆｅ３＋）Ｏ５）及び／又はネフェリン（（Ｎａ，Ｋ）［ＡｌＳｉＯ４］）を挙げることができる。
【００１６】
一実施形態においては、改質された赤泥は、
４８重量％〜５５重量％、特に４９重量％〜５４重量％、特に５０重量％〜５３重量％のヘマタイト（Ｆｅ２Ｏ３）と、
１３重量％〜１８重量％、特に１４重量％〜１７重量％、特に１５重量％〜１６重量％のコランダム（Ａｌ２Ｏ３）と、
８重量％〜１２重量％、特に９重量％〜１１重量％のルチル（ＴｉＯ２）及び／又はアナターゼ（ＴｉＯ２）と、
２重量％〜５重量％、特に３重量％〜４重量％の石英（ＳｉＯ２）と、
を含有してよい。
【００１７】
一実施形態においては、改質された赤泥は、
１０重量％〜５５重量％、特に１０重量％〜５０重量％の鉄化合物と、
１２重量％〜３５重量％のアルミニウム化合物と、
３重量％〜１７重量％、特に５重量％〜１７重量％のケイ素化合物と、
２重量％〜１２重量％、特に２重量％〜１０重量％の二酸化チタンと、
０．５重量％〜６重量％のカルシウム化合物と、
任意に、更なる不可避の不純物と、
の無機組成を有する赤泥を、少なくとも８００℃、特に少なくとも８５０℃、特に少なくとも９００℃、特に少なくとも９５０℃、好ましくは少なくとも１０００℃の温度に加熱することによって得ることができる。こうして得られた改質された赤泥は、テンパリングされた赤泥、又は焼結された赤泥とも呼称され得る。
【００１８】
改質された赤泥は、示された温度において、特に５分間から３６時間までの、特に５分間から２４時間までの、特に５分間から１２時間までの、特に５分間から６時間までの、特に５分間から２時間までの、特に５分間から１時間までの、特に５分間から３０分間までの時間にわたって処理され得る。
【００１９】
一実施形態においては、改質された赤泥は、以下の成分：
ギブサイト（Ａｌ（ＯＨ）３）、
ゲータイト（ＦｅＯ（ＯＨ））、
ベーマイト（ＡｌＯ（ＯＨ））、
カンクリナイト（Ｎａ６Ｃａ２［（ＣＯ３）２｜Ａｌ６Ｓｉ６Ｏ２４］）、
のうちの１つ、２つ、３つ、又は４つ全てを本質的に含まない。
【００２０】
本出願に関して「本質的に含まない」とは、特に、０．５重量％未満、特に０．２重量％未満、特に０．１重量％未満、特に０．０５重量％未満の含量と解釈され得る。
【００２１】
一実施形態においては、改質された赤泥は、３．９０ｇ／ｃｍ３から４．０ｇ／ｃｍ３までの範囲の、特に３．９１ｇ／ｃｍ３から３．９５ｇ／ｃｍ３までの範囲の、特に３．９２ｇ／ｃｍ３から３．９４ｇ／ｃｍ３までの範囲の、特に約３．９３ｇ／ｃｍ３の密度を有し得る。
【００２２】
一実施形態においては、改質された赤泥は、３μｍから１０μｍまでの範囲の、特に５μｍから８μｍまでの範囲の平均粒度ｄ５０を有し得る。平均粒度ｄ５０は、特に、レーザ回折によって、又はＩＳＯ  １３３２０（２００９）によるレーザ回折（MALVERN社）によって測定され得る。
【００２３】
一実施形態においては、改質された赤泥は、０．５μｍから２．５μｍまでの範囲の、特に１．０μｍから２．０μｍまでの範囲の粒度ｄ１０、及び／又は１５μｍから５０μｍまでの範囲の、特に２０μｍから４０μｍまでの範囲の粒度ｄ９０を有し得る。粒度ｄ１０及び粒度ｄ９０は、特に、レーザ回折によって、又はＩＳＯ  １３３２０（２００９）によるレーザ回折（MALVERN社）によって測定され得る。
【００２４】
一実施形態においては、改質された赤泥は、０．６ｋＪ／（ｋｇ・Ｋ）から０．８ｋＪ／（ｋｇ・Ｋ）までの範囲の、特に０．６５ｋＪ／（ｋｇ・Ｋ）から０．７５ｋＪ／（ｋｇ・Ｋ）までの範囲の２０℃での比熱容量、及び／又は０．９ｋＪ／（ｋｇ・Ｋ）から１．３ｋＪ／（ｋｇ・Ｋ）までの範囲の、特に０．９５ｋＪ／（ｋｇ・Ｋ）から１．２ｋＪ／（ｋｇ・Ｋ）までの範囲の７２６．８℃での比熱容量を有し得る。比熱容量は、特に、ＤＩＮ  ＥＮ  ＩＳＯ  １１３５７−４に従って測定され得る。
【００２５】
一実施形態においては、改質された赤泥は、３Ｗ／（ｍ・Ｋ）から３５Ｗ／（ｍ・Ｋ）までの範囲の、特に５Ｗ／（ｍ・Ｋ）から２０Ｗ／（ｍ・Ｋ）までの範囲の比熱伝導率を有し得る。比熱伝導率は、特に、平板形の試験体全体にわたってラムダメータにおいてＤＩＮ  ＩＳＯ  ８３０２に従って測定され得る。
【００２６】
一実施形態においては、改質された赤泥は、圧縮された固体の形で存在し得る。
【００２７】
改質された赤泥の製造方法は、
１０重量％〜５５重量％、特に１０重量％〜５０重量％の鉄化合物と、
１２重量％〜３５重量％のアルミニウム化合物と、
３重量％〜１７重量％、特に５重量％〜１７重量％のケイ素化合物と、
２重量％〜１２重量％、特に２重量％〜１０重量％の二酸化チタンと、
０．５重量％〜６重量％のカルシウム化合物と、
任意に、更なる不可避の不純物と、
の無機組成を有する赤泥を、少なくとも８００℃、特に少なくとも８５０℃、特に少なくとも９００℃、特に少なくとも９５０℃、好ましくは少なくとも１０００℃の温度に加熱することを含む。
【００２８】
一実施形態においては、改質された赤泥は、示された温度において、特に５分間から３６時間までの、特に５分間から２４時間までの、特に５分間から１２時間までの、特に５分間から６時間までの、特に５分間から２時間までの、特に５分間から１時間までの、特に５分間から３０分間までの時間にわたって処理され得る。
【００２９】
一実施形態においては、改質された赤泥の製造方法において、本発明による改質された赤泥が製造され得る。
【００３０】
一実施形態においては、上記方法は、（焼結又はテンパリングされた）赤泥を加熱後に圧縮することを更に含む。
【００３１】
貯蔵媒体は、本発明による改質された赤泥を含む。本出願に関して「貯蔵媒体」とは、特に、活性の（又は有効な）貯蔵材料と解釈され得る。例えば、熱貯蔵装置の場合に、貯蔵媒体は、相応の（又は適切な）熱容量及び熱伝導率を有さねばならない熱貯蔵性材料であってよい。
【００３２】
貯蔵媒体は、改質された赤泥の他に、任意に更なる成分を含有してよい。
【００３３】
一実施形態においては、貯蔵媒体は、以下の成分のうちの１つ以上を更に含んでよい：
空気の包有（貯蔵媒体内部での空気の吸収）及び／又は空気の吸着（表面への空気の付着）を回避するための作用物質（例えば、熱電貯蔵装置用の基材を、二軸スクリュー式押出機によって、５重量％から１０重量％までのポリジメチルシロキサンポリマー又はポリジフェニルシロキサンポリマーを添加しつつ、それと同時に真空脱ガス（例えば直接接続されたロータリベーン式真空ポンプ）を最大出力で使用しつつ、ポリシロキサン系中での強力な分散によって全ての空気の包有が除去されるように処理することができる。得られる材料は混練可能である）、
熱伝導率の改善のための作用物質、特に金属コロイド、金属粉末、黒鉛及びケイ素含有物質からなる群から選択される、熱伝導率の改善のための作用物質、
チキソトロピー性組成物の形成のための作用物質（特に、ポリペンタエリトリトール及びカルボン酸（例えばＣ１８）を、二軸スクリュー式押出機中で処理する前に熱媒体の基材中に添加することによって、この基材は、例えば拡大された範囲でチキソトロピーが調整され得る。熱電貯蔵装置の起動過程、すなわちゆっくりとした加熱において、ポリシロキサンの他に、これらの作用物質も炭素へと熱分解され得る。ここで、生ずる炭素は、熱電貯蔵装置の所望の特性に対して悪影響を及ぼさずに、熱伝導率を改善する）。
【００３４】
熱貯蔵装置は、本発明による貯蔵媒体を含む。本出願に関して「熱貯蔵装置」とは、特に、活性の熱貯蔵性材料として貯蔵媒体を含み、それ以外にさらに、任意に更なる装置的要素を備える装置と解釈され得る。
【００３５】
一実施形態においては、熱貯蔵装置は、熱電貯蔵装置であってよい。本出願に関して「熱電貯蔵装置」とは、特に、電気的エネルギーを熱的エネルギー（熱エネルギー）へと変換することができ、及び／又は熱的エネルギー（熱エネルギー）を電気的エネルギーへと変換することができる、特に電気的エネルギーを熱的エネルギーへも、熱的エネルギーを電気的エネルギーへも変換することができる貯蔵装置と解釈され得る。
【００３６】
一実施形態においては、熱貯蔵装置は、熱貯蔵装置の蓄熱及び放熱のための装置を更に含んでよい。熱貯蔵装置の蓄熱及び放熱のための装置は、例えば機械的構造要素、例えば開口部、搬送装置若しくは輸送装置等、及び／又はその他の構造要素、例えば伝導性接点若しくは端子、特に導電性接点若しくは端子、及び／又は熱伝導性接点若しくは端子を備え得る。
【００３７】
一実施形態においては、熱貯蔵装置は、抵抗線を更に備える熱電貯蔵装置であってよい。これにより、特に熱電貯蔵装置における電気的エネルギーの熱的エネルギーへの変換が可能となり得る。この場合に、抵抗線は、貯蔵媒体と間接的又は直接的に接触していてよい。
【００３８】
さらに、本発明は、本発明による改質された赤泥の、貯蔵媒体としての、特に熱貯蔵装置における使用に関する。
【００３９】
一実施形態においては、改質された赤泥は、熱貯蔵のために、１０００℃までの温度で、特に１００℃を上回って１０００℃までの温度で使用することができる。しかしながら、８０℃を上回る温度での、特に９０℃を上回る温度での熱貯蔵のための使用も可能である。
【００４０】
一実施形態においては、改質された赤泥は、繰り返し加熱可能かつ冷却可能な貯蔵媒体として（又は繰り返し加熱可能かつ冷却可能な熱貯蔵装置において）使用することができる。
【００４１】
一実施形態においては、改質された赤泥は、同時に加熱可能かつ冷却可能な貯蔵媒体として使用することができる。
【００４２】
一実施形態においては、改質された赤泥は、熱電貯蔵装置における貯蔵媒体として使用することができる。
【００４３】
一実施形態においては、貯蔵媒体は、電流によって加熱することができ、及び／又は電流を発生しながら冷却され得る。
【００４４】
一実施形態においては、改質された赤泥は、再生可能エネルギー源から得られた電流の貯蔵のために使用することができる。本出願に関して「再生可能エネルギー源」とは、特に、風力、水力、潮力、太陽エネルギー（ソーラーエネルギー）、地熱及びバイオマスと解釈され得るが、エネルギーを発生する時機は人的な影響から非常に大幅に遠ざけられており、そのため効率的な貯蔵能が非常に重要となる再生可能エネルギー源、例えば特に風力、潮力及び太陽エネルギー（ソーラーエネルギー）が好ましい。
【００４５】
一実施形態においては、熱電貯蔵装置は、電流によって加熱され、こうして貯蔵媒体を加熱する抵抗線を備え得る。
【００４６】
一実施形態においては、貯蔵媒体中に貯蔵された熱的エネルギーは、特に、水、溶融塩、例えばイオン性液体及び熱媒油からなる群から選択されるその他の媒体へと伝達されて、その貯蔵媒体は、冷却（放熱）され得る。
【００４７】
一実施形態においては、貯蔵媒体及び放熱装置は、一体式で存在しても、又は別々の要素として存在してもよい。
【００４８】
一実施形態においては、熱電貯蔵装置は、熱電併給が行われることにより、送電系の存在なくして電気的エネルギーを輸送するために利用することができる。
【００４９】
一実施形態においては、熱電貯蔵装置は、熱電併給により再び電流を発生することができる。
【００５０】
一実施形態においては、熱電貯蔵装置は、孤立したエネルギー利用者へのエネルギー供給のために使用することができる。
【００５１】
一実施形態においては、孤立したエネルギー利用者に、熱エネルギー及び電気的エネルギーを供給することができる。
【００５２】
一実施形態においては、熱電貯蔵装置は、機械又は移動装置、例えば車両へのエネルギー供給のために使用することができる。
【００５３】
本発明の実施形態の更なる課題及び利点は、以下の詳細な説明及び添付の図面に基づき明らかになる。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】乾燥した従来のボーキサイト残渣の粒度分布を示す図である。
【図２】赤泥を１００℃から１０００℃までに酸素（Ｏ２）雰囲気又は窒素（Ｎ２）雰囲気において加熱した間の試験体の密度の推移を示す図である。
【図３】本発明の例示的な一実施形態による１０００℃でテンパリングされた赤泥の粒度分布を示す図である。
【図４】本発明の例示的な一実施形態による表３に記載した測定列の、ＡＬＦＥＲＲＯＣＫ（商標）の比熱容量についてのグラフ図である。
【発明を実施するための形態】
【００５５】
以下に、本発明の更なる詳細及び本発明の更なる実施形態を記載する。しかしながら、本発明は、以下の詳細な説明に限定されるものではなく、その詳細な説明は、単に本発明による教示内容の説明に用いられるに過ぎない。
【００５６】
例示的な一実施形態又は例示的な１つの主題と関連して記載される特徴は、それ以外のどの例示的な実施形態とも、又はそれ以外のどの例示的な主題とも組み合わせることができることに留意されたい。特に、本発明による改質された赤泥の例示的な一実施形態と関連して記載される特徴は、本発明による改質された赤泥のそれ以外のどの例示的な実施形態とも、改質された赤泥、貯蔵媒体、熱貯蔵装置の製造方法及び改質された赤泥の使用のどの例示的な実施形態とも、明示的に別段示されていない限り組み合わせることができ、その逆も可能である。
【００５７】
不定冠詞又は定冠詞、例えば「ein」、「eine」、「eines」、「der」、「die」及び「das」を伴う単数の概念が示される場合に、文脈により一義的にそれ以外のことが規定されない限り、それと一緒に、複数の概念も含み、その逆も当てはまる。本明細書で使用されるような表現「含む（umfassen）」又は「有する（aufweisen）」は、「含有する（enthalten）」又は「包含する（beinhalten）」を含むだけでなく、「からなる（bestehen aus）」及び「本質的にからなる（im Wesentlichen bestehen aus）」も意味し得る。
【００５８】
本発明の範囲において実施される調査に関して、調査されるべき物質を、まずは室温で特性決定し、特に化学組成及び鉱物学的組成を測定した。さらに、この物質を、ゆっくりと１０００℃に加熱し、この場合に１００℃おきに、鉱物学的相並びに密度及び比熱容量を測定した。
【００５９】
調査されるべき物質の特性決定：
１．化学組成（ボーキサイト残渣について典型的なもの）
・１０重量％〜５０重量％の鉄化合物
・１２重量％〜３５重量％のアルミニウム化合物
・５重量％〜１７重量％のケイ素化合物
・２重量％〜１０重量％の二酸化チタン
・０．５重量％〜６重量％のカルシウム化合物
【００６０】
２．鉱物学的組成
調査の開始状態において、Ｘ線撮影により以下の鉱物相：
・ヘマタイト
・ゲータイト
・アナターゼ
・ルチル
・ペロブスカイト
・ベーマイト
・ギブサイト
・カンクリナイト
・石英
が確認された。
【００６１】
３．粒度
粒径（μｍ）は、図１に示されている。それによれば、その物質は非常に微細であり、３つの極大値を有している。分布が良好な場合には、その物質が高い密度を有することが予想された。それというのも、非常に微細な結晶は、中程度の微細度の結晶の間隙にはまることができ、この中程度の微細度の結晶は、より大きい結晶の間隙にはまることができるからである。測定された３．６３（ｇ／ｃｍ３）の密度は、この見込みの正しさを証明している。
【００６２】
４．試験の実施
試験物質の試料を、酸素下及び窒素下で１０００℃まで徐々に加熱した。それぞれ、１００℃、２００℃、３００℃、４００℃、５００℃、６００℃、７００℃、８００℃、９００℃及び１０００℃で、試料を取り出し、鉱物学的組成及び密度の変化を求めた。
【００６３】
比熱容量は、室温（３０．２６℃）から５８４．２０℃までの温度範囲で測定した。
【００６４】
５．結果の解釈
５．１．鉱物相
温度に依存して、物質の鉱物学的組成は変動する（以下の表１を参照）。
【００６５】
約３００℃でギブサイトは分解し、約４００℃でゲータイトは分解し、そして約５００℃でベーマイトは崩壊する。
【００６６】
６００℃を上回ると、カンクリナイトＮａ６Ｃａ２［（ＡｌＳｉＯ４）６（ＣＯ３）２］からのＣＯ２放出が起こる。６００℃で密度の最初の極大値が存在する。本明細書では、該物質は、本質的にヘマタイト（Ｆｅ２Ｏ３）及びコランダム（Ａｌ２Ｏ３）からなるとともに、より低い割合で、ＴｉＯ２、カンクリナイト及びペロブスカイトからなる。
【００６７】
１０００℃では、カンクリナイト並びにＴｉＯ２相のアナターゼ及びルチルの両方は、鉱物のシュードブルッカイト［（Ｆｅ３＋）２Ｔｉ］Ｏ５及びネフェリン［（Ｎａ，Ｋ）［ＡｌＳｉＯ４］へと変換される。
【００６８】
【表１】
2019505455.tif 000002
【００６９】
５．２．密度
図２から明らかなように、密度は、温度の関数として１００℃での３．６３（ｇ／ｃｍ３）から、１０００℃での３．９３（ｇ／ｃｍ３）へと進展する。水及びＣＯ２の離脱を伴う鉱物相の分解並びに焼結過程により、密度は、６００℃から７００℃の間で低下し、その後に１０００℃までに再び３．９３（ｇ／ｃｍ３）の値に上昇する。
【００７０】
熱的領域での使用のためには、物体として安定であり、かつそれぞれ任意の温度範囲でＨ２Ｏ又はＣＯ２等の更なるガスを離脱せず、更なる焼結過程も受けない物質だけしか使用することができない。Ｆｅ２Ｏ３、Ａｌ２Ｏ３、ＴｉＯ２又はＳｉＯ２等の酸化物は、温度増大に際してほとんど目立った変化を起こさない。必須の１つの特性は、１０００℃まで加熱された物質の密度が、冷却に際して一定のままで、例えば再水和が起こらないことにある。
【００７１】
５．３．粒度
本発明による物質の１０００℃の温度までのテンパリングは、粒径を、例えば水酸化物、酸化物水和物又は炭酸塩の分解と焼結過程とによって大幅により高い値に移行させる（図３を参照）。こうして、例えば、
・０．０７４μｍのｄ１０値は、１．３４１μｍにまで増大し、
・０．２６１μｍのｄ５０値は、６．７４３μｍにまで増大し、
・１．６９２μｍのｄ９０値は、２８．１７μｍにまで増大する。
【００７２】
５．４．比熱容量
物質の比熱容量は、温度の関数である。温度が高まるに伴い、比熱容量も増大する。以下の表２は、相応の例を示している。
【００７３】
【表２】
2019505455.tif 000003
【００７４】
混合物においては、比熱容量は、混合物のそれぞれの成分の比熱容量の合計である。
【００７５】
提供された物質の特性決定により、混合物は、種々の鉱物性物質からなることが示される。テンパリングに際して、物質の一部は分解し、例えば水又はＣＯ２を離脱して、酸化物又はその他の化学的に安定な鉱物相が形成される。さらに焼結過程が行われる。
【００７６】
これらの物質の測定結果は、３０℃で０．７９１（ｋＪ／（ｋｇ・Ｋ））の値を示し、５８４℃で１．０３７（ｋＪ／（ｋｇ・Ｋ））の値を示している。１０００℃では、外挿によって、１．１４（ｋＪ／（ｋｇ・Ｋ））〜１．１８（ｋＪ／（ｋｇ・Ｋ））の値を想定することができる（図４を参照のこと）。
【００７７】
【表３】
2019505455.tif 000004
【００７８】
１０００℃に加熱された物質の冷却に際して、ｃｐ値は、それぞれの温度に対応する値にまで下がる。しかしながら、出発物質は、鉱物相の分解とその他の物質の形成とによって変化して、さらに焼結過程が行われたので、該物質は、冷却後に出発物質とは異なる比熱容量の値を有する。重要なことは、テンパリングの後に、何度でも加熱及び冷却することができ、この場合に混合物中の個々の物質の更なる変化が起こらない安定な物質が提供されることが確認されることである。既に挙げたように、それは密度についても当てはまる。
【００７９】
５．５．比熱伝導率
系の熱伝導率は、とりわけ、圧力、温度、鉱物学的組成、多孔度、密度等のパラメータに依存している。
【００８０】
既述したように、提供された物質の加熱によって、全ての熱的に不安定な成分は分解された。テンパリングの後に、コランダム（Ａｌ２Ｏ３）、ヘマタイト（Ｆｅ２Ｏ３）、ルチル及びアナターゼ（ＴｉＯ２）並びに耐火性物質、例えばシュードブルッカイト［（Ｆｅ３＋）２Ｔｉ］Ｏ５又はネフェリン［（Ｎａ，Ｋ）［ＡｌＳｉＯ４］からなる物質が存在する。
【００８１】
以下の表４において、テンパリングされた物質の極めて重要な成分である物質の熱伝導率及び密度の値が挙げられている。
【００８２】
【表４】
2019505455.tif 000005
【００８３】
テンパリング過程の間に、生成された物質は、その粒径の点で大幅に大きくなり、この場合に表面積は小さくなった。それにより、一次結晶内部でも、導電率は表４に示されている値にまで高まる。
【００８４】
その物質混合物中には、粗悪な熱伝導体としての測定される熱伝導率を下げる空気がなおも含まれている。この作用を避けるためには、種々の方法が考えられ、それには、例えば圧力の使用、すなわち該物質を固体へと圧縮することが該当する。
【００８５】
さらに、微結晶間又は微結晶表面上での空気の包有を防ぎ、それにより固い物質塊状物の製造を可能にする物質を添加することができる。
【００８６】
この物質には、例えば、
・金属コロイド
・金属粉末
・黒鉛
・Ｓｉベースの焼結可能な熱分解性の物質
が該当する。
【００８７】
上述の物質の添加の他に、さらに圧力及び熱エネルギーを使用することができる。
【００８８】
熱伝導性の良い物質塊状物を製造することができるということは決定的に重要なことである。テンパリング後に得られる物質を熱貯蔵装置として使用する場合に、良好な熱伝導率、特に空気の包有の回避は、蓄熱過程（物質の加熱）及び放熱過程（貯蔵された熱の、蒸気を生成する系への伝達）のために重要である。
【００８９】
［実施例］
比率１：１のテンパリングされていない物質及び１０００℃までテンパリングされた物質からなる提供された物質の混合物を、５％のＰＤＭＳ（ポリジメチルシロキサンプレポリマー）で表面改質して、ＢＵＳＳ混練機又は同方向回転型の二軸スクリュー式押出機中に装入する。配合機は、１３５℃のハウジング温度を有し、そして最大の真空脱ガスを伴う。トルクは、最大値の６５％〜８５％に調整される。材料は、冷却コンベアを経て取り出される。
【００９０】
こうして生成された水不含及び空気不含の生成物を、断熱容器中に装入して、機械的に圧密化する。その後に、ゆっくりと１０００℃に高温加熱し、それにより熱貯蔵装置を使用準備ができたものにする。ＰＤＭＳの代わりに、金属粉、黒鉛又は塩溶液等のその他の物質を使用することもできる。
【００９１】
６．まとめ
１０００℃の温度までテンパリングすると、物質混合物内の、上記温度区間において不安定な全ての成分は分解する。それには、ギブサイト、ゲータイト、ベーマイト並びにカンクリナイト及びＴｉＯ２相が該当し、物質混合物は、任意に１０００℃でシュードブルッカイト［（Ｆｅ３＋）２Ｔｉ］Ｏ５及びネフェリン［（Ｎａ，Ｋ）［ＡｌＳｉＯ４］を形成する。
【００９２】
冷却後には、Ａｌ２Ｏ３、Ｆｅ２Ｏ３、ＴｉＯ２、ＳｉＯ２等の酸化物及び任意に、１０００℃までの再度のテンパリングに際して更なる変化を呈さないシュードブルッカイト及びネフェリン等の高温耐性の物質からなる物質混合物が存在していた。
【００９３】
物質組成の上述の変化に伴い、密度も、室温での３．６３（ｇ／ｃｍ３）から１０００℃での３．９３（ｇ／ｃｍ３）まで変化した。この予想される過程は、焼結効果を更に伴った。１０００℃までテンパリングされた物質混合物の冷却に際して、１０００℃で到達した密度は、不変のままである。それというのも、Ａｌ２Ｏ３、Ｆｅ２Ｏ３並びにＴｉＯ２及びＳｉＯ２等の酸化物は、２５℃から１０００℃の間の温度範囲においてそれらの密度を変えないからである。
【００９４】
この焼結効果及び鉱物相の分解は、物質混合物において粒径をより大きな値の方向に移行させた。テンパリングの前には、例えばｄ５０＝０．２６１μｍ及びｄ９０＝１．６９２μｍであったが、テンパリング後には、以下の値：ｄ５０＝６．７４３μｍ及びｄ９０＝２８．１７μｍを測定することができた。粒子の拡大は、表面積の低下及びより良い熱伝導率を意味する。非常に小さな微結晶の間の空気含量（粗悪な熱伝導体）は低減された。
【００９５】
特性決定された物質の比熱容量の調査により、２５℃での０．７９（ｋＪ／（ｋｇ・Ｋ））から６００℃での１．０３７（ｋＪ／（ｋｇ・Ｋ））への比熱容量の上昇が示された。１０００℃では、外挿によって、１．１４（ｋＪ／（ｋｇ・Ｋ））〜１．１８（ｋＪ／（ｋｇ・Ｋ））の値が予想される。
【００９６】
既に示されたように、密度も増大しているため、熱貯蔵装置として使用するための決定的に重要な基準としての密度及び比熱容量の積は、水のその積を上回る値を達成する。水は、２０℃で９９８．２（ｋｇ／ｍ３）の密度及び４．１８２（ｋＪ／（ｋｇ・Ｋ））の突出した比熱容量を有する。それにより、４１７５（ｋＪ／（ｍ３・Ｋ））の体積熱容量が得られる。それに対して、提供された物質は、３８９０（ｋｇ／ｍ３）の密度及び１．０３７（ｋＪ／（ｋｇ・Ｋ））の比熱容量を有し、それにより約６００℃で４０３４（ｋＪ／（ｍ３・Ｋ））の体積熱容量を有する。１０００℃では、３９３０（ｋｇ／ｍ３）の密度についての値及び１．１６（ｋＪ／（ｋｇ・Ｋ））のｃｐが得られる。それにより、体積熱容量は、４５５９（ｋＪ／（ｍ３・Ｋ））の値を達成する。この値は、水の値を大幅に上回る。
【００９７】
水及び規定された物質の間の本質的な違いは、貯蔵媒体が動作し得る温度である。水は、理想的には４０℃から９０℃の間の温度範囲で動作する、つまり５０℃のΔＴを有するが、提供された物質は、１０００℃までの温度範囲で動作し得る、すなわち該物質は、水を１００℃の温度以降で蒸発させ、したがって９００℃のΔＴで動作し得る。この理由から、提供された物質は、水と比較して１５倍〜２０倍の熱量を貯蔵し得る。
【００９８】
熱伝導係数は、貯蔵媒体においては、放熱過程のためよりも、蓄熱過程（貯蔵装置の加熱）のためにより高い重要性を有する。該物質中に必須に含まれる酸化物の熱伝導能力は、３（Ｗ／（ｍ・Ｋ））から３５（Ｗ／（ｍ・Ｋ））の間にある。熱貯蔵装置のために決定的に重要なことは、貯蔵媒体として使用される物質を、熱的エネルギーの流れが最適に起こり得る、すなわち、熱体から貯蔵物質中へ、貯蔵物質内で、そして貯蔵物質から熱エネルギーを消費する系へと起こり得る、固体塊状物に圧密化し得る必要があることである。この点では、熱伝導性の悪いガスを、物質内部から又は物質の表面上から取り除く場合が有利である。圧力を使用する他に、一次結晶を「つなぎ合わせる」物質が添加され得る。それには、例えば金属コロイド、金属粉末、黒鉛、Ｓｉ含有の焼結可能な熱分解性の物質が該当する。また決定的に重要なことは、とりわけ、提供された物質の１０００℃までのテンパリング過程において、あらゆる不安定な物質が分解され、こうして十分に酸化物系の熱的安定性の貯蔵物質が提供され、該貯蔵物質は、何度でも加熱及び冷却することが可能であるが、この場合に、Ｈ２Ｏ又はＣＯ２等の貯蔵塊状物を破壊し得るガスを生成しないことである。
【００９９】
提供された物質の、高温用熱貯蔵装置のための貯蔵材料としての使用
貯蔵システム
水も固体物質（例えば、今までに記載した物質）も、顕熱貯蔵システムに該当する（熱貯蔵材料の熱を感知可能であるので、顕熱性）。
【０１００】
熱貯蔵装置は、熱電力併給を介してウインドパーク又はソーラー設備からの電気的エネルギーによって加熱することができる。無風の場合又は暗闇の場合でも、これらの熱貯蔵材は、タービンを駆動させる蒸気を生成することができ、そのタービンは再び電気的エネルギーを発生する（熱電力併給）。それにより、熱貯蔵装置は、非常用発電機の役割又は大きな様式において「代替発電所」の役割を担う。この過程がうまくいくと、送電系をより簡易かつ効率的に構想することもできる。
【０１０１】
エネルギー貯蔵装置への要求事項を、以下に挙げる：
・高いエネルギー密度
・高い電力密度
・低い累積エネルギー消費
・低い損失
・低い自己放熱
・長いサイクル寿命
・長い寿命
・低い設備費用
・低い運転費用
【０１０２】
提供された物質は、課される要求事項を高度に満たす。
【０１０３】
上記物質は、
・無機物質であり、
・安全であり、
・長寿命であり、
・リサイクル可能であり、
・非常に多量に入手可能であり、
・経済性が高く、
・１０００℃までの温度範囲で動作し、
・蓄熱及び放熱が同時に可能であり、
・容易に製造することができる。
【０１０４】
特に、提供された物質が高温用顕熱貯蔵装置として同時に蓄熱及び放熱することができるということは、制御可能な持続的に稼働する貯蔵発電所を運転することを可能にする。これにより、エネルギー生成の隙間を補うことができるか、又はより高い必要条件を満足することができる。
【０１０５】
さらに、熱貯蔵装置は、特に風力発電所地帯又はソーラー地帯のために使用することができ、それにより、そこで生成されたエネルギーは「パッケージソリューション」としてベース負荷需要を満たすことができる。
【０１０６】
さらに、例えば小さい熱貯蔵装置ユニットは、例えば住居への完全なエネルギー供給のために使用することができる。これらの小さいユニットは、例えば再生可能エネルギーによって加熱され、その後に定期的な交換において、完全なエネルギー供給のために、すなわち住居用の熱エネルギー及び電気のために使用される。
【０１０７】
さらに、小さい熱貯蔵装置ユニットは、あらゆる種類の機械において、エネルギー供給の目的のために使用することができる。
【０１０８】
さらに、電気的エネルギーは、熱電力併給により熱貯蔵装置の形で送電系を用いずに「輸送可能」にすることができる。
【０１０９】
上記様式及び方式で、車両を動かすこともできる。定期的にバッテリのように交換される熱貯蔵装置は、熱電力併給が行われることにより電気モータをリチウムバッテリと同等に動かすことができる。
【０１１０】
熱を電気的エネルギーに変換するための設備は、熱貯蔵装置の一体式構成要素として実現することができるか、又はそれとは独立したユニットにおいて実現することができる。
【０１１１】
［実施例］
提供された物質は、濾過ケークであり、それは、最初に熱処理に供さねばならない。すなわち、ゆっくりと１０００℃まで加熱せねばならない。この場合に、最初に濾過ケークの水分を蒸発させ、引き続き１０００℃までで、高温領域で不安定な全ての鉱物を焼成する。該物質は、その後には酸化物及びネフェリン又はそれ以外の安定な無機相のみからなる。この物質を冷却することで、貯蔵材料が形成される。
【０１１２】
貯蔵材料の蓄熱（すなわち加熱）は、埋設された抵抗線又は加熱プラグ、すなわちセラミックスリーブ中の抵抗線又はそれ以外のシステムによって直接的に行われる。相応の制御装置を介して、貯蔵材料は、任意の温度で一定に調整することができる。
【０１１３】
放熱は、適切かつ最適な（温度範囲／蒸気圧）位置で貯蔵材料中に導かれる水循環路を介して行われる。水が蒸発し、蒸気がタービンを動かし、電気が生成される。過剰の蒸気は、冷却装置（「冷却塔」）を介して再び水循環路へと返送される。
【０１１４】
熱供給部（最高温の位置）及び排熱部の間で、熱貯蔵媒体の特定の熱伝導を介して最適な条件を調整することができる。
【０１１５】
熱貯蔵材料は、熱供給用の加熱装置及び排熱のための配管系（水）と一緒に塊状物へと固結される。この塊状物は、外部に対して断熱される。
【０１１６】
決定的なことは、こうして特性決定された熱貯蔵システムは、同時に蓄熱及び放熱することができるということである。一般的に、貯蔵装置は、蓄熱か又は放熱がなされるように設計されている（これについては、揚水貯蔵装置を参照）。再生可能エネルギーによる同時の蓄熱及び放熱が可能なことで、それに対して、安定なベース負荷需要を満たすことができる貯蔵発電所を構築することができる。
【０１１７】
顕熱貯蔵装置のための現在最も重要な熱貯蔵システムは、水である。この系は、水が１００℃を上回ると蒸気として存在するため、水によって理想的には４０℃〜９０℃の温度区間で稼働されることを特徴としている。つまり、水は５０℃のΔＴを有する。
【０１１８】
それに対して、提供された物質から製造された貯蔵材料を用いて動かす熱貯蔵システムは、１０００℃までの温度で動作し得る、すなわち該物質は、水を１００℃の温度以降で蒸発させることができ、したがって９００℃のΔＴで動作し得る。つまり、このシステムは、高温用貯蔵システムに該当する。
【０１１９】
［実施例］
顕熱貯蔵材である水／ＡＬＦＥＲＲＯＣＫ（商標）の比較
貯蔵することができる熱量の計算
貯蔵材料が貯蔵することができる熱量Ｑは、以下の等式：
Ｑ＝ｍ×ｃｐ×ΔＴ＝ρ×ｃｐ×Ｖ×ΔＴ［Ｊ］
に従い得る。
ｍ＝質量［ｋｇ］
ｃｐ＝比熱容量［ｋＪ／（ｋｇ・Ｋ）］
ρ＝密度［ｋｇ／ｍ３］
Ｖ＝体積［ｍ３］
ρ×ｃｐ＝体積熱容量［ｋＪ／（ｍ３・Ｋ）］
ΔＴ＝温度区間［Ｋ］
Ｑ（１ｍ３）＝体積熱容量×ΔＴ［Ｊ］
【０１２０】
１．水（１ｍ３の場合）
ρ＝９９８．２（ｋｇ／ｍ３）
ｃｐ＝４．１８２（ｋＪ／（ｋｇ・Ｋ））
ρ×ｃｐ＝４１７５（ｋＪ／（ｍ３・Ｋ））
ΔＴ＝５０Ｋ
Ｑ＝４１７５（ｋＪ／（ｍ３・Ｋ））×５０Ｋ×１ｍ３
Ｑ＝２０８．７×１０３ｋＪ
Ｗｈに換算：
１Ｊ＝１Ｗｈ／３６００
Ｑ水＝５７．８８ｋＷｈ
【０１２１】
２．ＡＬＦＥＲＲＯＣＫ（商標）（１ｍ３の場合）
ρ＝３９３０（ｋｇ／ｍ３）
ｃｐ＝１．１６（ｋＪ／（ｋｇ・Ｋ））
ρ×ｃｐ＝４５５８．８（ｋＪ／（ｍ３・Ｋ））
ΔＴ＝９００Ｋ
Ｑ＝４５５８．８（ｋＪ／（ｍ３・Ｋ））×９００Ｋ×１ｍ３
Ｑ＝４１０２．９×１０３ｋＪ／ｍ３
Ｗｈに換算：
１Ｊ＝１Ｗｈ／３６００
ＱＡＬＦＥＲＲＯＣＫ（商標）＝１．１３９７ＭＷｈ
【０１２２】
３．ＡＬＦＥＲＲＯＣＫ（商標）／水の比較
ＱＡＬＦＥＲＲＯＣＫ／Ｑ水＝１．１３９７ＭＷｈ／５７．８８ｋＷｈ＝１９．７
【０１２３】
ＡＬＦＥＲＲＯＣＫ（商標）は、１０００℃までの動作温度で１９．７倍の熱量を貯蔵することができる。
【０１２４】
高温用熱貯蔵媒体であるＡＬＦＥＲＲＯＣＫ（商標）は、低温においても、熱貯蔵装置、熱交換材及び熱調節材として卓越的に使用することができる。注目すべきことは、提供された物質のテンパリングに際して、１００℃での３．６３（ｇ／ｃｍ３）から１０００℃での３．９３（ｇ／ｃｍ３）までの密度の上昇が逆行せずに、一定に３．９３（ｇ／ｃｍ３）で変動しないことである。大きさρ×ｃｐは、それと共に９％だけ上がる。
【０１２５】
以下の表５において、約２００℃、３００℃、４００℃、５００℃及び６００℃の範囲における貯蔵可能な熱量が挙げられており、それらは十分に魅力的な値を示している。
【０１２６】
【表５】
2019505455.tif 000006
【図１】
2019505455.tif 000007
【図２】
2019505455.tif 000008
【図３】
2019505455.tif 000009
【図４】
2019505455.tif 000010
【手続補正書】
【提出日】平成29年8月2日(2017.8.2)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
以下の成分：
ヘマタイト（Ｆｅ２Ｏ３）と、
コランダム（Ａｌ２Ｏ３）と、
ルチル（ＴｉＯ２）及び／又はアナターゼ（ＴｉＯ２）と、
石英（ＳｉＯ２）と、
ペロブスカイト（ＣａＴｉＯ３）及び／又はシュードブルッカイト（（Ｆｅ３＋，Ｆｅ２＋）２（Ｔｉ，Ｆｅ３＋）Ｏ５）と、
任意に、ネフェリン（（Ｎａ，Ｋ）［ＡｌＳｉＯ４］）と、
を含有する、改質された赤泥。
【請求項２】
４８重量％〜５５重量％のヘマタイト（Ｆｅ２Ｏ３）と、
１３重量％〜１８重量％のコランダム（Ａｌ２Ｏ３）と、
８重量％〜１２重量％のルチル（ＴｉＯ２）及び／又はアナターゼ（ＴｉＯ２）と、
２重量％〜５重量％の石英（ＳｉＯ２）と、
を含有する、請求項１に記載の改質された赤泥。
【請求項３】
３．９０ｇ／ｃｍ３から４．０ｇ／ｃｍ３までの範囲の、特に約３．９３ｇ／ｃｍ３の密度を有する、請求項１又は２に記載の改質された赤泥。
【請求項４】
１０重量％〜５５重量％の鉄化合物と、
１２重量％〜３５重量％のアルミニウム化合物と、
３重量％〜１７重量％のケイ素化合物と、
２重量％〜１２重量％の二酸化チタンと、
０．５重量％〜６重量％のカルシウム化合物と、
任意に、更なる不可避の不純物と、
の無機組成を有する赤泥を、少なくとも１０００℃の温度に加熱することによって得ることができる改質された赤泥であって、該改質された赤泥が、３．９０ｇ／ｃｍ３から４．０ｇ／ｃｍ３までの範囲の、特に約３．９３ｇ／ｃｍ３の密度を有することを特徴とする、改質された赤泥。
【請求項５】
３μｍから１０μｍまでの範囲の、特に５μｍから８μｍまでの範囲の平均粒度ｄ５０を有する、請求項１〜４のいずれか一項に記載の改質された赤泥。
【請求項６】
０．５μｍから２．５μｍまでの範囲の、特に１．０μｍから２．０μｍまでの範囲の粒度ｄ１０、及び／又は１５μｍから５０μｍまでの範囲の、特に２０μｍから４０μｍまでの範囲の粒度ｄ９０を有する、請求項１〜５のいずれか一項に記載の改質された赤泥。
【請求項７】
０．６ｋＪ／（ｋｇ・Ｋ）から０．８ｋＪ／（ｋｇ・Ｋ）までの範囲の、特に０．６５ｋＪ／（ｋｇ・Ｋ）から０．７５ｋＪ／（ｋｇ・Ｋ）までの範囲の２０℃での比熱容量、及び／又は０．９ｋＪ／（ｋｇ・Ｋ）から１．３ｋＪ／（ｋｇ・Ｋ）までの範囲の、特に０．９５ｋＪ／（ｋｇ・Ｋ）から１．２ｋＪ／（ｋｇ・Ｋ）までの範囲の７２６．８℃での比熱容量を有する、請求項１〜６のいずれか一項に記載の改質された赤泥。
【請求項８】
３Ｗ／（ｍ・Ｋ）から３５Ｗ／（ｍ・Ｋ）までの範囲の、特に５Ｗ／（ｍ・Ｋ）から２０Ｗ／（ｍ・Ｋ）までの範囲の比熱伝導率を有する、請求項１〜７のいずれか一項に記載の改質された赤泥。
【請求項９】
圧縮された固体の形で存在する、請求項１〜８のいずれか一項に記載の改質された赤泥。
【請求項１０】
１０重量％〜５５重量％の鉄化合物と、
１２重量％〜３５重量％のアルミニウム化合物と、
３重量％〜１７重量％のケイ素化合物と、
２重量％〜１２重量％の二酸化チタンと、
０．５重量％〜６重量％のカルシウム化合物と、
任意に、更なる不可避の不純物と、
の無機組成を有する赤泥を、少なくとも８００℃の温度に酸素（Ｏ２）雰囲気中で加熱することを含む、改質された赤泥の製造方法、特に請求項１〜９のいずれか一項に記載の改質された赤泥の製造方法。
【請求項１１】
前記赤泥を加熱後に圧縮することを更に含む、請求項１０に記載の改質された赤泥の製造方法。
【請求項１２】
請求項１〜９のいずれか一項に記載の改質された赤泥を含む貯蔵媒体。
【請求項１３】
以下の成分：
空気の包有及び空気の吸着を回避するための作用物質、
熱伝導率の改善のための作用物質、特に金属コロイド、金属粉末、黒鉛及びケイ素含有物質からなる群から選択される、熱伝導率の改善のための作用物質、
チキソトロピー性組成物の形成のための作用物質、
のうちの１種以上を更に含む、請求項１２に記載の貯蔵媒体。
【請求項１４】
請求項１２又は１３に記載の貯蔵媒体を含む熱貯蔵装置。
【請求項１５】
前記熱貯蔵装置の蓄熱及び放熱のための装置を更に含む、請求項１４に記載の熱貯蔵装置。
【請求項１６】
抵抗線を更に含む、請求項１４又は１５に記載の熱貯蔵装置、特に熱電貯蔵装置。
【請求項１７】
請求項１〜９のいずれか一項に記載の改質された赤泥の、貯蔵媒体としての、特に熱貯蔵装置における使用。
【請求項１８】
１０００℃までの温度での、特に１００℃を上回って１０００℃までの温度での熱貯蔵のための、請求項１７に記載の使用。
【請求項１９】
繰り返し加熱可能かつ冷却可能な貯蔵媒体としての、請求項１７又は１８に記載の使用。
【請求項２０】
同時に加熱可能かつ冷却可能な貯蔵媒体としての、請求項１７又は１８に記載の使用。
【請求項２１】
熱電貯蔵装置における貯蔵媒体としての、請求項１７〜２０のいずれか一項に記載の使用。
【請求項２２】
前記貯蔵媒体は、電流によって加熱され、及び／又は電流を発生しながら冷却される、請求項２１に記載の使用。
【請求項２３】
再生可能エネルギー源から得られた電流の貯蔵のための、請求項２１又は２２に記載の使用。
【請求項２４】
前記熱電貯蔵装置は、電流によって加熱され、こうして前記貯蔵媒体を加熱する抵抗線を備える、請求項２１〜２３のいずれか一項に記載の使用。
【請求項２５】
前記貯蔵媒体中に貯蔵された熱的エネルギーは、特に、水、溶融塩及び熱媒油からなる群から選択されるその他の媒体へと伝達され、こうして前記貯蔵媒体は冷却される、請求項１８〜２４のいずれか一項に記載の使用。
【請求項２６】
前記貯蔵媒体及び放熱装置は、一体式で存在するか、又は別々の要素として存在する、請求項１７〜２５のいずれか一項に記載の使用。
【請求項２７】
前記熱電貯蔵装置は、熱電併給が行われることにより、送電系の存在なくして電気的エネルギーを輸送するために利用される、請求項２１〜２６のいずれか一項に記載の使用。
【請求項２８】
前記熱電貯蔵装置は、熱電併給により再び電流を発生する、請求項２１〜２７のいずれか一項に記載の使用。
【請求項２９】
前記熱電貯蔵装置は、孤立したエネルギー利用者へのエネルギー供給のために使用される、請求項２１〜２８のいずれか一項に記載の使用。
【請求項３０】
孤立したエネルギー利用者に、熱エネルギー及び電気的エネルギーが供給される、請求項２９に記載の使用。
【請求項３１】
前記熱電貯蔵装置は、機械又は移動装置、例えば車両へのエネルギー供給のために使用される、請求項２１〜２８のいずれか一項に記載の使用。
【国際調査報告】
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