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“Impasti per grès porcellanato

smaltato idonei per la produzione

in linea continua”

Dott. S. Di Primio

Confindustria Ceramica 22 Febbraio 2018

MINERALI INDUSTRIALI

PUNTI TRATTATI

Le caratteristiche tecnologiche degli impasti idonei per la produzione in linea continua

Le modifiche agli impasti tradizionali necessarie a raggiungere i target tecnologici richiesti

Dalla chimica, alla mineralogia alla microtessitura delle materie prime potassiche nazionali

Le fonti tradizionali di feldspato potassico nazionale della Minerali Industriali

Studio chimico-tecnologico di impasti per grès porcellanato smaltato idonei alla linea continua

Conclusioni

Le caratteristiche tecnologiche degli

impasti idonei per la produzione in linea

continua

I parametri fondamentali consigliabili per questa

tipologia di impasti sono :

a) Carico di rottura in verde : ≥ 8 kg/cmq

b) Carico di rottura in essiccato : ≥ 30 kg/cmq

c) Ritiro lineare : ≤ 7.5-8.0 %

d) Assorbimento acqua : ≤ 0.02 %

e) Deformazione piroplastica : ≤ 3.0 mm

f) Coefficiente Dilatazione (50-400 °C) : ≤ 72 x10-7°C-1

La componente dura La componente dura, costituita dall’insieme di feldspati sodici,

potassici, calcici e quarzo è la fondamentale responsabile del processo di sinterizzazione e del relativo comportamento piroplastico degli impasti ceramici per grès porcellanato smaltato.

In particolare modo la componente potassica dei feldspati è utile ed indispensabile al fine di conferire maggiore viscosità agli impasti durante la fase di sinterizzazione e di conseguenza minore deformazione piroplastica.

La produzione nazionale di grès è fortemente dipendente dall’importazione di feldspati, in particolare modo sodici ed in minor misura sodici-potassici e potassici.

Fortunatamente in Italia disponiamo di diverse riserve di giacimenti di feldspati potassici, sebbene di natura e composizione diverse tra loro.

Granito

bianco

Sezioni Sottili

Granito

bianco NX

Q

Q

Sezioni Sottili

Aplite NX

Sezioni Sottili

Eurite

Eurite NX

Riolite

Riolite – fenocristalli K-fds

Sezioni Sottili

PV

Gres porcellanato tecnico

Sezioni Sottili

Le fonti tradizionali di feldspato

potassico della Minerali

Industriali

Piemonte :

Verbania (VB)

Boca (NO)

Materie prime oggetto della sperimentazione

F60P - Miniera di Verbania (VB)

PRODOTTO F60P

ANALISI CHIMICA XRF

(MEDIA %)

SiO2 77,1

Al2O3 13,0

Fe2O3 0,15

TiO2 0,02

CaO 1,1

MgO 0,1

K2O 4,7

Na2O 3,4

P.a.F. (%) 0,30

MINIERA e IMPIANTO DI

MACINAZIONE E

SEPARAZIONE MAGNETICA

Materie prime oggetto della sperimentazione

Riolite - Miniera di Boca (NO)

FRONTE DI CAVA

IMPIANTO DI MACINAZIONE E

STOCCAGGIO

PRODOTTO RIOLITE S1

ANALISI CHIMICA XRF

(MEDIA %)

SiO2 77

Al2O3 12,5

Fe2O3 1,00

TiO2 0,09

CaO 0,1

MgO 0,1

K2O 7,3

Na2O 0,5

P.a.F. (%) 1,75

Argillite S

Materie prime oggetto della sperimentazione

PRODOTTO: ARGILLITE S

ANALISI CHIMICA XRF (MEDIA %)

SiO2 69,7

Al2O3 17,7

Fe2O3 1,50

TiO2 0,65

CaO 0,70

MgO 1,00

K2O 2,25

Na2O 1,75

P.a.F. (%) 4,60

PRODOTTO: ARGILLA UCRAINA

ANALISI CHIMICA XRF (MEDIA %)

SiO2 61,5

Al2O3 25,2

Fe2O3 1,40

TiO2 1,23

CaO 0,21

MgO 0,48

K2O 1,76

Na2O 0,46

P.a.F. (%) 7,73

Materie prime oggetto della sperimentazione

Argilla Ucraina

Feldspato SN6/4 – Miniera di Ottana (NU)

Materie prime oggetto della sperimentazione

Miniera di Ottana

Impianto di trattamento

PRODOTTO Feldspato SN6/4

ANALISI CHIMICA XRF

(MEDIA %)

SiO2 65

Al2O3 18,1

Fe2O3 0,60

TiO2 0,65

CaO 1,80

MgO 4,0

K2O 0,40

Na2O 7,5

P.a.F. (%) 1,85

Feldspato potassico di importazione

PRODOTTO: Feldspato Potassico

ANALISI CHIMICA XRF (MEDIA %)

SiO2 69,0

Al2O3 17,0

Fe2O3 0,12

TiO2 0,02

CaO 0,40

MgO 0,06

K2O 10,5

Na2O 2,20

P.a.F. (%) 0,40

Materie prime oggetto della sperimentazione

PRODOTTO: Feldspato Potassico

ANALISI CHIMICA XRF (MEDIA %)

SiO2 69,0

Al2O3 17,0

Fe2O3 0,12

TiO2 0,02

CaO 0,40

MgO 0,06

K2O 10,5

Na2O 2,20

P.a.F. (%) 0,40

Feldspato sodico di importazione

Materie prime oggetto della sperimentazione

PRODOTTO: Feldspato Turco STD

ANALISI CHIMICA XRF (MEDIA %)

SiO2 72,0

Al2O3 17,0

Fe2O3 0,15

TiO2 0,32

CaO 0,40

MgO 0,06

K2O 0,40

Na2O 9,80

P.a.F. (%) 0,40

Composizione degli impasti

Analisi chimica IMPASTO 1 IMPASTO 2 IMPASTO 3 IMPASTO 4

[%] [%] [%] [%]

SiO2 65,68 64,94 67,18 66,84

Al2O3 20,42 20,74 19,49 20,32

Fe2O3 1,09 1,14 1,01 0,54

TiO2 0,75 0,8 0,67 0,54

CaO 0,37 0,38 0,4 0,56

MgO 1,39 1,86 1,36 0,32

K2O 2,97 1,92 2,00 3,53

Na2O 2,51 3,2 3,70 3,48

p.f. 4,7 4,89 4,01 3,72

Composizione

ARGILLA UCRAINA 40 40 30

ARGILLITE S 20 20 20

FELDSPATO SARDO SN6/4 20 30 20

RIOLITE S1 10 10 15

F60P 19

FELDSPATO POTASSICO 10 17

FELDSPATO TURCO STD 15

FELDSPATO TURCO EXTRA 25

CAOLINO UK 6

ARGILLA UK 1 13

ARGILLA UK 2 20

Curve di sinterizzazione degli impasti

Impasto 1 Impasto 2 Impasto 3 Impasto 4

Ritiro lineare %

1180 °C / 1080 Tb 6,59 6,79 6,89 6,38

1190 °C / 1090 Tb 6,7 6,83 7,06 6,55

1200 °C / 1100 Tb 6,55 6,84 7,16 6,75

1210 °C / 1110 Tb 6,49 6,9 6,96 6,88

1220 °C / 1120 Tb 6,43 6,91 6,66 7,05

1230 °C / 1130 Tb 6,34 6,71 6,41 7,03

1240 °C / 1140 Tb 6,05 6,09 6,04 6,78

Assorbimento %

1180 °C / 1080 Tb 0,41 0,3 0,29 0,44

1190 °C / 1090 Tb 0,33 0,22 0,11 0,28

1200 °C / 1100 Tb 0,19 0,15 0,11 0,18

1210 °C / 1110 Tb 0,07 0,07 0,07 0,11

1220 °C / 1120 Tb 0,07 0,07 0,07 0,09

1230 °C / 1130 Tb 0,04 0,04 0,04 0,07

1240 °C / 1140 Tb 0,15 0,1 0,04 0,04

5,40 5,60 5,80 6,00 6,20 6,40 6,60 6,80 7,00 7,20 7,40

Tb 1080°C

Tb 1090°C

Tb 1100°C

Tb 1110°C

Tb 1120°C

Tb 1130°C

Tb 1140°C

Ritiro lineare %

Imp. 1 Imp. 2 Imp. 3 Imp. 4

0,00

0,10

0,20

0,30

0,40

0,50

Tb 1080°C

Tb 1090°C

Tb 1100°C

Tb 1110°C

Tb 1120°C

Tb 1130°C

Tb 1140°C

Assorbimento d'acqua %

Imp. 1 Imp. 2 Imp. 3 Imp. 4

Prova di piroplasticità

Impasti 2-3

Impasto 2 - Flexure

Temperature

Impasto 3- Flexure

Sintesi della caratterizzazione degli

impasti

Impasto 1 Impasto 2 Impasto 3 Impasto 4

VISCOSITA’ [sec] 23 26 18 23

C.D.R. in verde [kg/cm2] 13,59 14,85 11,85 13,75

C.D.R. essiccato [kg/cm2] 35,44 35,21 32,29 35,58

Ritiro % 1100 °C Tb 6,55 6,84 7,16 6,75

Ritiro % 1110 °C Tb 6,49 6,9 6,96 6,88

Ass. % 1100 °C Tb 0,19 0,15 0,11 0,19

Ass. % 1110 °C Tb 0,07 0,07 0,07 0,07

L 1100 °C Tb 55,51 56,32 54,63 70,12

Deformazione piroplastica [mm] n.r. 2,7 7,9 2,6

Rapporto K2O/Na2O 1,18 0,60 0,54 1,01

Commenti sui dati raccolti

Dalla sintesi dei dati è possibile affermare che il rapporto K2O/Na2O influenza significativamente il comportamento piroplastico degli impasti per grès porcellanato smaltato.

Aumentando il valore del rapporto K2O/Na2O, la deformazione piroplastica diminuisce, il target di deformazione < 3 mm, viene raggiunto a valore K2O/Na2O > 0,6.

CONCLUSIONI

•Il costante aumento dell’utilizzo della tecnologia di produzione in

linea continua impone una revisione della formulazione degli impasti

per grès porcellanato smaltato comunemente impiegati nella

produzione tradizionale;

• Al fine di raggiungere i target tecnologici richiesti di bassa dilatazione

e deformazione piroplastica degli impasti, le modifiche alla

composizione chimica richieste sono quelle di aumentare il contenuto

di allumina e potassio e diminuire il più possibile la percentuale di

quarzo cristallino negli stessi;

• Nelle formulazione degli impasti per grès tecnico (L ≥ 72) tali target

vengono raggiunti utilizzando feldspati sodico-potassici di

importazione e/o feldspato potassico-sodico nazionale F60P in

abbinamento ad argille e caolini di importazione di elevata qualità;

•Nelle formulazioni degli impasti per grès smaltato (L intorno

60) il feldspato potassico RIOLITE S1, grazie alla sua

composizione chimica (K2O > 7,2 %) ed alla microstruttura a

fenocristalli di feldspato immersi in una pasta di fondo di

silice vetrosa, risulta essere una fonte tecnicamente ed

economicamente preziosa al fine di raggiungere il rapporto

rapporto ideale K2O/Na2O ≥0,6 ed ottenere una

deformazione piroplastica < 3 mm.

•La microstruttura della RIOLITE S1, e la silice in essa

contenuta sotto forma di quarzo vetroso e non cristallino,

contribuisce a limitare la percentuale di quarzo cristallino nel

supporto cotto e di conseguenza a raggiungere il target di

dilatazione termica ≤ 72.