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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 !

.