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“Impasti per grès porcellanato
smaltato per i grandi formati : il
MINERALI INDUSTRIALI
percorso verso l’eccellenza”
S. Di Primio
Confindustria Ceramica 9 Febbraio 2017
PUNTI TRATTATI
� La componente dura degli impasti per grès
� Le fonti tradizionali di feldspato potassico nazionale della Minerali Industriali
� Studio chimico-tecnologico di inserimento in impasto per grès
dei feldspati potassici della Minerali Industriali
� Conclusioni
La componente dura
Nelle formulazione degli impasti per grès una
percentuale rilevante, generalmente superiore al 50
%, è rappresentata dalla componente dura (feldspati,
sabbie feldspatiche, sabbie quarzose) che e’ l’unica
apportatrice degli alcali (Na, K e Ca) necessari a apportatrice degli alcali (Na, K e Ca) necessari a
raggiungere i corretti parametri di fusibilità e di
conseguenza di ritiro lineare degli impasti.
La componente dura è quindi fondamentale
responsabile del processo di sinterizzazione e del
relativo comportamento piroclastico degli impasti
ceramici per grès porcellanato smaltato.
Principali componenti duriLa produzione nazionale di grès è fortemente
dipendente dall’importazione di feldspati.
� Nel 2016 sono state importate circa :
� 2,4 milioni/ton di feldspato sodico dalla Turchia
� 150.000 ton di feldspato sodico-potassico dalla Francia
A questi feldspati di importazione sono stati associati negli impasti
le seguenti principali materie prime nazionali :
� 720.000 ton di feldspati misti nazionali (Sardegna-Piemonte-Lombardia-Toscana-Calabria)
� 710.000 ton di sabbie feldspatiche emiliane
� 440.000 ton di sabbie feldspatiche sarde
� 110.000 ton di sabbie quarzose (Piemonte-Lazio)
Per un totale di circa 4,53 milioni/tonnellate anno di componenti duri.
Le fonti tradizionali di feldspato
potassico della Minerali
Industriali
�Piemonte :
�Verbania (VB)
�Boca (NO)
PRODOTTO F60P
ANALISI CHIMICA XRF (MEDIA %)
SiO2 77,10
Al2O3 13,00
Fe2O3 0,15
TiO2 0,02
Na2O 3,40
K2O 4,70
IMPIANTO DI MACINAZIONE E
SEPARAZIONE MAGNETICA
CaO 1,10
MgO 0,10
P.a.F. (%) 0,30
UMIDITA' (% max) 4,00
ANALISI GRANULOMETRICA MEDIA
GRANULATO (mm) 0 – 1,2
FRONTE DI CAVA
PRODOTTO RIOLITE S1
ANALISI CHIMICA XRF (MEDIA %)
SiO2 77,00
Al2O3 12,50
Fe2O3 0,90
TiO2 0,09
Na2O 0,50
K2O 7,30
IMPIANTO DI MACINAZIONE E
STOCCAGGIO
CaO 0,10
MgO 0,10
P.a.F. (%) 1,75
UMIDITA' (% max) 7,00
ANALISI GRANULOMETRICA MEDIA
GRANULATO (mm) 0 - 6
IMPASTO 1RIFERIMENTO IMPASTO 2 IMPASTO 3 IMPASTO 4
Analisi chimica / chemical analysis Sabbia Quarzosa Riolite S1 F60P F60P
SiO2 72,0 70,0 70,1 70,6
Al2O3 16,8 17,9 17,9 17,5
Fe2O3 0,64 0,73 0,65 0,65
TiO2 0,68 0,69 0,68 0,65
CaO 0,64 0,64 0,75 0,80
MgO 0,74 0,75 0,74 0,74
K2O 1,14 1,73 1,48 1,92
Na2O 4,78 4,76 5,10 4,53
p.f. 2,52 2,69 2,55 2,55p.f. 2,52 2,69 2,55 2,55
Ca CO30,1 0,1 0,1 0,1
S < 0,01 < 0,01 < 0,01 < 0,01
ARGILLA UCRAINA (22,0 Al2O3) 20 20 20 20
ARGILLA TEDESCA (19,4 Al2O3) 10 10 10 10
ARGILLITE (17,0 Al2O3) 10 10 10 10
FELDSPATO TURCO STD 40 40 40 30
FELDSPATO SARDO SN6/3 10 10 10 10
SABBIA QUARZO 10 - - -
RIOLITE S1 10 - -
F60P10 20
Curve di sinterizzazione degli impasti
Impasto 1 Rif. Impasto 2 Impasto 3 Impasto 4
RITIRO LINEARE %
1170 °C / 1070 Tb 6,64 6,47 7,09 7,25
1180 °C / 1080 Tb 7,05 7,20 7,33 7,36
1190 °C / 1090 Tb 7,10 7,40 7,50 7,40
1200 °C / 1100 Tb 7,50 7,60 7,69 7,70
1210 °C / 1110 Tb 7,49 7,37 7,40 7,40
1220 °C / 1120 Tb 7,07 7,30 7,25 7,37
1230 °C / 1130 Tb 6,49 6,58 7,10 6,83
1240 °C / 1140 Tb 6,82 6,39 6,48 6,71
ASSORBIMENTO %
1170 °C / 1070 Tb 2,39 1,19 1,56 2,53
1180 °C / 1080 Tb 1,51 0,25 0,87 0,62
1190 °C / 1090 Tb 0,19 0,07 0,07 0,08
1200 °C / 1100 Tb 0,09 0,06 0,06 0,06
1210 °C / 1110 Tb 0,09 0,06 0,10 0,06
1220 °C / 1120 Tb 0,06 0,04 0,06 0,04
1230 °C / 1130 Tb 0,07 0,04 0,03 0,07
1240 °C / 1140 Tb 0,07 0,07 0,06 0,07
Imp.
Rif.1
Imp. 2 Imp. 3 Imp. 4
Residuo > 10 micron 47,0 46,4 48,6 48,6
% Quarzo < 30 micron 32 24 24 27
7,49 7,37 7,40 7,40
Sintesi della caratterizzazione degli impasti
Ritiro % 1110 ° Tb 7,49 7,37 7,40 7,40
Ritiro % 1120 °Tb 7,07 7,30 7,25 7,37
Ass. % 1110 °C Tb 0,09 0,06 0,10 0,06
Ass. % 1120 °C Tb 0,06 0,04 0,06 0,04
L 1110 °C Tb 64,0 61,4 62,7 63,3
�Determinazione condizioni ottimali di
cottura
Per determinare le condizioni ottimali di cottura si esegue
una analisi della sinterizzazione che consiste in tre prove :
1) Primo ciclo di cottura con gradiente a 80 °C al minuto fino al
rigonfiamento. Questa prova di consente di determinare la
temperatura di massima velocità di sinterizzazione;
2) Secondo ciclo di cottura costituito da una serie di stasi a
temperatura crescente a partire da 1195 fino a 1265 °C, andando temperatura crescente a partire da 1195 fino a 1265 °C, andando
a verificare quale è l’intervallo di temperatura nel quale il materiale
è più stabile;
3) Terzo ciclo di cottura con permanenza di 10 min alla temperatura
ottimale per verificare stabilità impasto (no rigonfiamento) anche
con permanenza lunga (necessaria per pezzi di grandi dimensioni
e spessore);
4) Determinata la temperatura ottimale di cottura si esegue il test di
piroplasticità : misurazione deformazione nell’intorno della
temperatura ottimale.
CONFRONTO TRA LE CURVE DI DEFORMAZIONE PIROPLASTICA
Analisi dilatometrica
Imp.1
Rif.
Imp. 2 Imp. 3 Imp. 4
Deformazione
piroplasticascarsa ottima scarsa appena
sufficiente
Al2O3 16,8 17,9 17,9 17,5
Sintesi della caratterizzazione degli impasti
K2O 1,14 1,73 1,48 1,92
Na2O 4,78 4,76 5,10 4,53
K2O+Na2O 5,92 6,49 6,58 6,45
K2O/Na2O 0,24 0,36 0,29 0,42
Coefficiente
dilatazione 10-778,7 75,8 76,9 77,7
Commenti sui dati raccolti
� Dalla sintesi dei dati è possibile affermare
che al fine di potere caratterizzare e valutare
una formula di impasto per grès porcellanato
smaltato idoneo ai grandi formati è
necessario verificare anche il comportamento
e la deformazione piroplastica .
� Il comportamento piroplastico e la relativa
deformazione in cottura degli impasti sono
fortemente influenzati dalla mineralogia delle
materie prime impiegate in formula
CONCLUSIONI
•Il costante aumento dell’impiego negli impasti per grès di
componeti duri (feldspati) di importazione (+ 400.000 ton Delta
2016/2015) determina un conseguente incremento della
dipendenza degli approvvigionamenti degli impasti di
produzione da fattori logistici, valutari e variabili macro e micro
economiche extra nazionali
•Al fine di diminuire, per quanto possibile, questa dipendenza la
ricerca sugli impasti sempre più frequentemente si rivolge alla ricerca sugli impasti sempre più frequentemente si rivolge alla
riserve minerarie nazionali anche per la componente dura
(feldspati, sabbie feldspatiche e sabbie quarzose)
• Le caratteristiche chimiche e mineralogiche degli attuali
impasti per grès porcellanato smaltato calibrati per la
produzione di grandi formati si stanno evolvendo verso una
costante maggiore richiesta di feldspato potassico a scapito di
una progressiva riduzione della componente dura sabbiosa
(sabbie quarzose e sabbie feldspatiche locali).
• Grazie all’ausilio dell’utilizzo delle nuove strumentazioni di
laboratorio in grado di esaminare il comportamento piroplastico
degli impasti e le conseguenti deformazioni in cottura, è
possibile ora riesaminare la reale valenza tecnologica
nell’utilizzo di feldspato potassico nazionale.
Le tradizionali fonti piemontesi di feldspato potassico
provenienti dagli enormi giacimenti della Minerali Industriali,
rappresentano ora più che mai, una valida soluzione tecnica rappresentano ora più che mai, una valida soluzione tecnica
alla risoluzione di molti problemi di produzione correlabili alla
eccessiva deformazione piroplastica degli impasti,
generalmente sbilanciati sulla componente sodica ed
appesantiti da utilizzo di sabbie quarzose, contribuendo così di
fatto a raggiungere il comune obiettivo di eccellenza delle
produzione ceramica nazionale.
GRAZIE PER L’ATTENZIONE !
.