FONDENTI NON CONVENZIONALI
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- Bruno Scala
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1 FONDENTI NON CONVENZIONALI Parte 7 a Materie Prime Ceramiche: Giacimenti, Composizione, Proprietà Tecnologiche
2 Mercato dei fondenti feldspatici PRODUZIONE MONDIALE DI FELDSPATO FABBISOGNO PREZZO MEDIO DEL FELDSPATO COSTO migliaia di tonnellate/anno $/ton TEMPERATURA DI RAMMOLLIMENTO ( C) Na FUSIBILITÀ FELDSPATO SODICO FELDSPATO SODICO CON QUARZO FELDSPATO POTASSICO GRANITI-APLITI ARCOSI K C TEMPERATURA DI MEZZA SFERA 7-2
3 Fondenti non convenzionali: Contenuti Feldspatoidi Sienite nefelinica, Fonolite Sericite Silicati di Mg Silicati di Ca Silicati di Li Vetro Filito, Eurite (aplite sericitizzata) Talco, Clorite Wollastonite, Plagioclasio, Diopside Petalite, Spodumene, Miche di Li Piroclastiti, Basalti Fluoruri Fosfati Granitoidi a topazio, fluorite Idrossiapatite Zeoliti Zeolititi (clinoptilolite, chabazite, phillipsite, ecc.) 7-3
4 Sienite nefelinica SIENITE NEFELINICA Russia Canada Norvegia Germania* Brasile Francia* Totale mondiale tonnellate 1,000, , , , , ,000 2,500, % 30.8% 12.0% 4.0% 4.0% 4.0% Impieghi in ceramica: smalti <10% impasti (sanitari) 10-20% impasti (porcellanato) <5% % * Fonolite nefelinica 28% Ceramica cum. 40% 71% 83% 87% 91% 95% % peso CANADA NORVEGIA grezzo conc. grezzo conc. SiO TiO 2 < Al 2 O Fe 2 O 3 tot * * MnO MgO CaO Na 2 O K 2 O P 2 O P.F Totale Albite 54 - Microclino 18 - Pertite - 56 Nefelina Accessori biotite, magnetite orneblenda, pirosseno 7-4
5 Sienite nefelinica 1500 FELDSPATO SODICO TEMPERATURA DI RAMMOLLIMENTO ( C) FELDSPATO SODICO CON QUARZO FELDSPATO POTASSICO GRANITI-APLITI ARCOSI C TEMPERATURA DI MEZZA SFERA Fondente molto energico: - eutectico intorno a 1000 C - temperature di rammollimento e fusione inferiori ai feldspati - capacità di fondere più quarzo rispetto ai feldspati Principio della leva= Quarzo disciolto: ~10% (Feldspato ) ~50% (Nefelina) 7-5
6 Sienite nefelinica: Blue Mountain (Canada) Payne, Can. J. Earth Sci. 5 (1968)
7 Sienite nefelinica: Stjernoy (Norvegia) Sieniti nefeliniche a biotite e a orneblenda-pirosseno 7-7
8 sienite nefelinica di Blue Mountain Payne, Can. J. Earth Sci. 5 (1968) 259 fuso residuale Sienite nefelinica: genesi Magmatica sienite nefelinica di Stjernoy Metasomatica (nefelinizzazione) feldspato (sienite) SiO TiO 2 < Al 2 O Fe 2 O MgO CaO Na 2 O K 2 O BaO < fluidi <1 <1 sienite nefelinica
9 Fondenti a feldspatoidi Fonolite nefelinica Brenk, Germania Roche-en-Régnier, Francia Fonolite nefelinica Zelenize, Rep. Ceca Fonolite nefelinica Orhaneli, Turchia Sienite Serra de Monchique, Portogallo Canaan, Rio de Janeiro, Brasile Sienite nefelinica 7-9
10 Fondenti a feldspatoidi: problematiche Contenuto di femici: 15-20% in media per i vari tipi di sieniti 20-25% in media per le monzoniti I processi di depurazione e rimozione dei femici implicano rese non superiori al 70% D Amico et al., Magmatismo e metamorfismo, UTET (1987) 7-10
11 Aplite sericitizzata: Eurite (Elba) Maineri et al., Mineralium Deposita, 38 (2003)
12 Maineri et al., Mineralium Deposita, 38 (2003) 67 Eurite: La Crocetta (Elba) Aplite porfirica 7-12
13 Sericitizzazione Sericitizzazione ( Euritizzazione ) % peso Capo La Crocetta Bianco Aplite porfirica Eurite Candor SiO TiO Al 2 O Fe 2 O FeO MnO MgO CaO Na 2 O K 2 O P 2 O P.F Totale Carbonatazione Densità (g/cm 3 ) Porosità (%) 2.50 Maineri et al., Mineralium Deposita, 38 (2003)
14 Sericitizzazione Maineri et al., Mineralium Deposita, 38 (2003) Albite + 3 K-feldspato + 2 K H + 5 K-mica + 30 SiO Na + Età Ar/Ar: Aplite porfirica Sericitizzazione Plutone Porto Azzurro 8.8 Ma 6.7 Ma 5.9 Ma 7-14
15 Filladi ( Filito brasiliano) 7-15
16 Filito Biondi et al., Cerâmica, 50 (2004)
17 Filito M=sericite-muscovite K=caolinite Q=quarzo Z=zeoliti Filladi del Gruppo Açungui (Formazione Votuverava) Paraná (Brasile) % peso MgO CaO Na 2 O K 2 O P.F. S media bianco SiO TiO Al 2 O Fe 2 O Biondi et al., Cerâmica, 50 (2004)
18 Talco: produzione, composizione e specifiche TALCO Cina, non specificato USA India Finlandia Brasile Francia Iran Australia Austria Italia Russia Totale mondiale tonnellate 3,000, , , , , , , , , , ,000 3,885,000 % 23.0% 14.4% 14.2% 10.3% 9.0% 4.9% 4.0% 3.6% 3.6% 2.6% cum. 23% 37% 52% 62% 71% 76% 80% 83% 87% 90% % peso Luzenac (Francia) SiO TiO <0.1 <0.1 Al 2 O Fe 2 O MgO CaO Na 2 O K 2 O P.F <0.1 < Rabenwald (Austria) < Lanzada (Sondrio) <0.1 < Fontane (Torino) <0.1 <0.1 32% Ceramica Fondente: <5% piastrelle (gres e gres porcellanato) Materiale plastico: 30-50% piastrelle (terraglia, impasti tipo USA) Precursore di cordierite: 5-15% refrattari silico-alluminosi 7-18
19 Talco Yellowstone, Montana, USA Argonaut, Vermont, USA Alterazione idrotermale di dolomie Alterazione idrotermale di serpenitiniti Trimouns, Luzenac, Roussillon, Francia Alterazione idrotermale di quarziti 7-19
20 Talco da Serpentiniti: Lanzada (SO) Gorga, Boll. Serv. Geol. It, 60 (1991)
21 Talco da Quarziti: Luzenac (Francia) Harben & Bates, Industrial Minerals: Geology and World Deposits, Metal Bulletin (1990) 7-21
22 Talco di Luzenac xenotime xenotime monazite xenotime Testimoni dell attività idrotermale: Xenotime = Ma Monazite = 99 Ma Schaerer et al., Terra Nova, 11 (1999)
23 Talco-Clorite: Rabenwald (Austria) 7-23
24 Maghraoui et al., Environment Int. (2002) % peso Orani Davoli (Nuoro) (Catanzaro) SiO TiO Al 2 O Fe 2 O MgO CaO Na 2 O K 2 O P.F Fondenti a Clorite: Albititi 7-24
25 Fondenti a Talco e Clorite Promuovono la sinterizzazione attraverso la formazione di fase liquida a bassa viscosità Effetto collaterale: aumento della porosità chiusa nel prodotto finale talco fase liquida nel gres porcellanato clorite 7-25
26 Fondenti a base di Silicati di Calcio Minerale Fonte Wollastonite Plagioclasio anortitico Diopside Skarn Gabbri Anortositi Skarn Tremolite Skarn 7-26
27 Silicati di Calcio: Wollastonite WOLLASTONITE tonnellate % cum. Cina 350, % 54% India 128, % 74% USA 120, % 92% Messico Finlandia Totale mondiale 27,132 15, ,000 20% 4.2% 96% 2.5% 99% Ceramica % peso Cina India USA Messico SiO TiO tr Al 2 O Fe 2 O MgO CaO Na 2 O tr. tr. K 2 O P.F Impieghi in ceramica: smalti 10-20% impasti (filler) 20-40% impasti (fondente) 5-10% 7-27
28 Wollastonite Skarn Juliana II, San Marcos Sierra, Córdoba (Argentina) Dominguez et al., VII JATRAMI, Buenos Aires (2004) 7-28
29 Wollastonite Dominguez et al., VII JATRAMI, Buenos Aires (2004) Skarn Juliana II, San Marcos Sierra, Córdoba (Argentina) % peso Grezzo Concentrato SiO TiO Al 2 O Fe 2 O MgO CaO Na 2 O K 2 O P.F Wollastonite Diopside 40 <5 Vesuviana 15 <5 Plagioclasio 5 <2 7-29
30 Skarn a tremolite % peso MgO CaO Na 2 O K 2 O P.F. Tremolite Dolomite Calcite Talco Skarn medio SiO TiO Al 2 O Fe 2 O ~50 ~25 ~20 ~5 Fais et al., Rend. SIMP, 41 (1986) 53 Dondi et al. GEAM 32 (1995)
31 Silicati di Calcio: Gabbro Serra del Zanchetto (BO) % peso MgO CaO Na 2 O K 2 O P.F. Plagioclasio (An 55 Ab 45 ) Clorite accessori Conc. SiO TiO Al 2 O Fe 2 O ~89 ~9 ~2 metagabbri delle ofioliti esterne (Giurassico superiore) 7-31
32 Silicati di Litio Minerale Eucryptite Amblygonite Spodumene Lepidolite Petalite MINERALI DI LITIO Australia, spodumene Cile, carbonato Canada, spodumene Portogallo, lepidolite Cina, carbonato Brasile, concentrati Formula LiAlSiO 4 LiAlPO 4 OH LiAlSi 2 O 6 KLiAl 2 Si 3 O 10 (OH) 2 LiAlSi 4 O 10 Zimbabwe, amblygonite, eucryptite, lepidolite, petalite, spodumene Argentina: carbonato+idrossido Li 2 O 11.9% 10.2% 8.0% 7.9% 4.9% tonnellate 175,000 43,600 30,000 22,500 16,500 16,000 15,000 12,100 20% Ceramica Fritte e smalti: 1-3% Li 2 O come modulatore di: - coefficiente di dilatazione termica lineare - tensione superficiale - fusibilità 7-32
33 Silicati di Litio Pegmatite Tanco Manitoba (Canada) Manning, Introduction to Industrial Minerals, Chapman & Hall (1995) Fasi cristalline con proprietà importanti sotto il profilo tecnologico: coefficiente di dilatazione termica NEGATIVO Stilling et al., Can. Mineral. 44 (2006)
34 Silicati di Litio: Tanco (Canada) Stilling et al., Can. Mineral. 44 (2006)
35 Spodumene: Brazil Lake (Canada) Kontak, Can. Mineral. 44 (2006)
36 Spodumene: Brazil Lake (Canada) Kontak, Can. Mineral. 44 (2006)
37 Lepidolite La Viquita, San Luis, Argentina 7-37
38 Lepidolite: Mangualde (Portogallo) 18.5 Felmica SA % peso SiO TiO 2 <0.1 Al 2 O 3 Fe 2 O MgO 0.1 CaO 0.1 Li 2 O 1.3 Na 2 O 3.0 K 2 O 3.5 P.F. 2.3 Lepidolite 38 Plagioclasio 16 Ortoclasio 16 Quarzo
39 Fondenti vetrosi naturali TEMPERATURA DI RAMMOLLIMENTO ( C) FELDSPATO SODICO FELDSPATO SODICO CON QUARZO FELDSPATO POTASSICO GRANITI-APLITI ARCOSI C TEMPERATURA DI MEZZA SFERA 1) Grossetano 5) Paringianu, Sulcis (CA) 2) Marsan, Bassano (VI) 6) Sögüt (Turchia) 3) Monte Varano, Varano (PR) 7) Orvieto (TR) 4) Predosa, Salsomaggiore (PR) 8) Valentano (VT) 7-39
40 Piroclastiti: Predosa (Parma) Intercalazioni cineritiche nella Formazione di Contignanco (Oligocene superiore) Carbonchi et al., Industrial Ceramics, 19 (1999)
41 Piroclastiti: Predosa Macinabilità dell impasto Carbonchi et al., Industrial Ceramics, 19 (1999)
42 Piroclastiti: Sulcis (Sardegna) % peso Comendite SiO TiO Al 2 O 3 Fe 2 O MgO 0.23 CaO 0.36 Na 2 O 4.11 K 2 O 4.80 P.F Cara et al., GEAM, 33 (1996)
43 Vetri sintetici VETRO DI RICICLO SODICO-CALCICO VETRO DI RICICLO TV E PC FRITTE VETRO-CERAMICHE % peso SiO 2 TiO 2 MgO CaO Na 2 O K 2 O Bottiglia Lastra Al 2 O Fe 2 O Matteucci et al., Ceram. Int. 28 (2002) 873 % peso SiO TiO ZrO Al 2 O Fe 2 O MgO CaO SrO BaO PbO Na 2 O K 2 O Tubo catodico Schermo TV-PC Sistema (fasi cristalline) CaO-MgO-Al 2 O 3 -SiO 2 (anortite, diopside, quarzo) CaO-ZrO 2 -SiO 2 (calcio zircosilicato, wollasonite, baddeleyite) MgO-Al 2 O 3 -SiO 2 (indialite, forsterite, quarzo, spinello) BaO-Al 2 O 3 -SiO 2 (celsiana) Na 2 O-Al 2 O 3 -SiO 2 (nefelina) CaO-ZnO-Al 2 O 3 -SiO 2 (gahnite, anortite) Li 2 O-Al 2 O 3 -SiO 2 (β-spodumene) Raimondo et al., Ceram. Int. 33 (2007) 623 Zanelli et al., Ceram. Int. (2008) in press 7-43
44 Fondenti con fluoruri % peso Cornish stone Carolina stone Sallet et al. Chemical Geology 164 (2000) 81 Haapala & Lukkari, Lithos 80 (2005) 347 SiO Al 2 O Fe 2 O MgO CaO Na 2 O K 2 O CaF P.F
45 Fosfati: idrossiapatite Bone China 0.16 P 2 O 5 % peso Bone ash SiO 2 TiO 2 <0.01 Al 2 O 3 <0.02 Fe 2 O MgO 1.10 CaO Na 2 O 0.95 K 2 O P.F
46 Bone China % peso Bone china Bone ash Caolino Quarzo Ca 10 (PO 4 ) 6 (OH) 2 + Al 2 Si 2 O 10 idrossiapatite metacaolinite Ca 3 (PO 4 ) 2 + CaAl 2 Si 2 O 8 tricalcio fosfato anortite + H 2 O Kara & Stevens, J. Eur. Ceram. Soc. 22 (2002)
47 Zeoliti Fm. Sorano Tufo Giallo Napoletano Ignimbrite Campana Epiclastiti Sardegna De Gennaro et al., J. Eur. Ceram. Soc. 23 (2003)
48 Zeoliti 1500 TEMPERATURA DI RAMMOLLIMENTO ( C) FELDSPATO SODICO FELDSPATO SODICO CON QUARZO FELDSPATO POTASSICO GRANITI-APLITI ARCOSI C TEMPERATURA DI MEZZA SFERA 7-48
49 Parte 7 a FONDENTI NON CONVENZIONALI FINE
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