Effetti dell utilizzo di vetro di recupero negli impasti per sanitari

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Marina Martino
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1 1 Consiglio Nazionale delle Ricerche Istituto per la Dinamica dei Processi Ambientali 2 Università degli Studi di Milano Dipartimento di Scienze della Terra Effetti dell utilizzo di vetro di recupero negli impasti per sanitari 1 V. Diella, 2 N. Marinoni, 2 A. Pavese, 3 F. Francescon, 4 D. Tabacchi 3 Ideal Standard International Ceramic process Technology Trichiana (BL) 4 Minerali industriali S.r.l. Novara

2 Progetto SANITSER (213-17) cofinanziato dal programma LIFE+ dell Unione Europea SANITaryware production: use of waste glass for Saving Energy and Resources Risparmio di risorse naturali Riduzione delle temperature di processo di 8-1 C Riduzione delle emissioni di CO2 Riutilizzazione di scarti nel ciclo Industriale Riduzione dei costi di produzione industriale Miglioramento per l impatto ambientale

3 metodologia Studio delle trasformazioni ad alta temperatura negli impasti ceramici per i sanitari con l introduzione di vetro di riciclo. Studio della cinetica, delle microstrutture e delle proprietà tecnologiche in funzione della temperatura e del tempo. esperimenti con diffrattometria in situ ad alta temperatura SEM con analisi d immagine determinazione assorbimento, ritiro lineare e modulo di rottura

4 Campioni : composizione di partenza e dopo trattamento a 12 C SAMPLE CAOLINITE QUARZO FELDSPATO VETRO wt% wt% wt% wt% G G G G phase amount (wt%) feldspato amorfo mullite cristobalite quarzo G G32 G5 G1 % 7% 11% 22% Contenuto in vetro

5 Evoluzione delle fasi nel tempo a e 12 C phase content (wt%) C vetro quarzo mullite cristobalite+feldspato t f (min) C 6 12 C phase content (wt%) 4 2 phase content (wt%) 4 2 t f (min) t f (min)

6 Cinetica di formazione della mullite: energia d attivazione ( E a ) isoterme da 14 a 112 C Campione Componenti del flusso nella miscela iniziale vetro feldspato t (min) per a=.5 a 16 C Cinetica della mullite E a (kj/mol) R 2 G G G G da/dt=k f(a) k=a exp(-e a /RT)

7 Cinetica di formazione della mullite: SEM Vetro % Vetro 7% Vetro 11% Vetro 22%, senza feldspato

sono confrontati con quelli di uno slip composto da materiali di

8 Effetti del tempo e della temperatura: proprietà fisico- meccaniche Assorbimento Ritiro lineare Modulo di rottura I dati sono confrontati con quelli di uno slip composto da materiali di partenza tradizionali e trattato in ciclo industriale a 124 C, per 1-12 ore

9 ASSORBIMENTO Riferimento.5% max 7% vetro 11% vetro water absorption (%) C 117 C 12 C t (min) t (min) I due campioni mostrano assorbimento vicino o più basso di quello di riferimento a 117 e 12 C dopo 2 minuti. A 117 C si ha la miglior risposta tra 4 e 6 minuti. A 114 C sono necessari 8 minuti per arrivare a.5%

10 RITIRO LINEARE % linear shrinkage Riferimento % max % vetro 11% vetro 114 C 117 C 12 C t (min) t (min) Il campione con 11% vetro raggiunge il valore di riferimento a 114 e 117 C. A 117 C già dopo 2 minuti I campioni tendono a espandere dopo 4 o 2 minuti a 12 C

11 MODULO DI ROTTURA Riferimento 4 (Kg/cm 2 ) 7 6 7% vetro 11% vetro 114 C 117 C 12 C M.o.R t (min) t (min) I campioni hanno M.o.R. migliore del valore di riferimento se trattati per 2 minuti per ogni temperatura 4 I campioni sono più fragili a 12 C sopra 6 e 4 minuti o

12 RISULTATI I campioni contenenti vetro hanno caratteristiche confrontabili con quelle della ceramica vitreous China in termini di assorbimento, ritiro lineare e modulo di rottura. Sostituendo 11% di feldspato con vetro è possibile preservare le proprietà tecnologiche riducendo in modo significativo le temperature e i tempi di cottura. I risultati sono stati raggiunti a scala di laboratorio e devono essere confermati utilizzando un impianto pilota preindustriale.

13 Effetto del rapporto feldspato/caolinite e della granulometria del feldspato sull energia di formazione mullite-vetro a -4 G eff (kj/mol) -8 G eff (kj/mol) F/K -1-2 b Caolinite ordinata experimental data 12 C experimental data 124 C experimental data 128 C 12 C 124 C 128 C G eff (kj/mol) F/K experimental data 5 micron experimental data 45 micron experimental data 75 micron experimental data 15 micron 5 micron 45 micron 75 micon 15 micron -3 Caolinite disordinata F/K

14 SPILLATURE Studio della formazione delle spillature in dipendenza del tipo d inquinante e della sua presenza nell impasto e/o nello smalto 5 mm 5 mm

15 PUBBLICAZIONI I risultati presentati sono stati pubblicati in: Marinoni N., D Alessio D., Diella V., Pavese A., Francescon F. 213 Effects of soda-lime-silica waste glass on mullite formation kinetics and micro-structures development in vitreous ceramics. Journal of Environmental Management, 124, 1-17 Adamo I., Diella V., Pavese A., Vignola P., Francescon F. 213 Na-feldspar (F) and kaolinite (K) system at high temperature: Resulting phase composition, micro-structural features and mullite-glass Gibbs energy of formation, as a function of F/K ratio and kaolinite crystallinity. Journal of the European Ceramic Society, 33,

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