[发明专利]新型材料及其制造以在低温、中温和高温范围内用作敏感蓄能系统中的储蓄介质

说明书

本发明涉及一种改性赤泥或者说改性铝土矿残渣及其制造方法、包含改性赤泥的储蓄介质、包含储蓄介质的蓄热器以及改性赤泥用作尤其是蓄热器中的储蓄介质的丰富用途。在此该改性赤泥包含以下组成：‑赤铁矿(Fe₂O₃)，‑刚玉(Al₂O₃)，‑金红石(TiO₂)和/或锐钛矿(TiO₂)，‑石英(SiO₂)，‑可选的钙钛矿(CaTiO₃)，和‑可选的铁板钛矿((Fe³⁺,Fe²⁺)₂(Ti,Fe³⁺)O₅)、霞石((Na,K)[AlSiO₄])和/或蓝方石((Na,Ca)_4‑8[A1₆Si₆O₂₄(SO₄)])，其中，该改性赤泥基本不含Na₂O和/或玻璃。由此提供一种新型材料，并且描述了其制造以在低温、中温和高温范围内用作敏感蓄能系统中的储蓄介质。

本发明涉及改性赤泥或者说改性铝土矿残渣，以下也称之为以及涉及其制造方法和用途。

在德国以可再生能源法(EEG)规定在2038年之前逐步淘汰核能和燃煤供电。作为替代，风力发电场、太阳能设备和生物气体设备应是德国电力供应手段。

但是，尤其风力发电场和太阳能设备有以下缺点，在无风和昏暗的情况下不会产生电力。为此，可再生能源无法为依赖稳定供电的用户尤其是工业用户提供基本负荷电力。

为了应对这种系统性缺陷，必须使能量产生与能量消耗摆脱关联。只有在能量发生器与能量用户之间连接的蓄能器做到了以所需方式提供一致的电力流，进而使得可再生能源可作为基本负荷电力。

因此，人们需要蓄能器和为此适用的储蓄介质，其能解决自可再生能源获得能量时的缺点并且本身还能以保存资源的成本效益好的方式获得。

已知的是，赤泥在自铝土矿提取氢氧化铝(ATH)的拜耳工艺中作为废品产生。以下，赤泥(RS)是指在拜耳工艺中生成的残渣，其在自铝土矿提取ATH时产生。在提取铝时产生的铝土矿残渣或赤泥的大部分未被继续处理且未被经济可行地使用，而是扔到了垃圾堆。

从现有技术中已知道了铝土矿残渣因为其很大的内部表面而适合作为吸附剂。

还知道了改性铝土矿残渣因为其化学组成而可作为无卤素的无机防火剂被用在所有类型的塑料中，其以化合物或发泡形式可供使用(WO2012/126487A1)。

还知道了改性铝土矿残渣具备高密度，因此这种组合物也可以用作隔音材料或钻井泥浆增重或屏蔽辐射(WO2014/114283A1)。

另外从WO2005/061408A1中知道了一种包含铝土矿残渣的多孔颗粒状材料用于流体处理和有害物去除。例如重金属、阴离子和气体属于有害物。

发明内容

在以被加热到120℃至250℃之间温度的改性贫铬铝土矿残渣进行试验时，本发明人惊讶地发现所述冷却出乎意料地缓慢进行。鉴于观察所得，本发明的发明人关于(可选的贫铬的)铝土矿残渣或赤泥的性能做了广泛研究，此时使铝土矿残渣或赤泥经受热处理，同时对照观察化学参数、矿物学参数、物理参数和机械参数且尤其是热力学参数。因此，发明人获得一种新型改性赤泥，其可适合作为储蓄介质且尤其是蓄热器。

所述热处理影响呈关键形式的所述参数并因此明显影响到蓄热器性能，在这里，尤其是其行为在循环受热情况下(耐热循环性、耐热冲击性)是重要的。基于作为原材料所用的赤泥的化学组成和在热处理中所经过的温度范围，可能分别出现不同的化学矿物学种类，其又具有不同的化学性能、物理性能、矿物学性能、机械性能和热性能。这些性能总和确定了储蓄器机制的性能。借此做到了以任意形式即有目标地影响储蓄器机制的性能。最重要的性能例如包含：

-热容