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2 MINERALI INDUSTRIALI Impasti per grès porcellanato smaltato idonei per la produzione in linea continua Dott. S. Di Primio Confindustria Ceramica 22 Febbraio 2018

3 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

4 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 : % d) Assorbimento acqua : 0.02 % e) Deformazione piroplastica : 3.0 mm f) Coefficiente Dilatazione ( C) : 72 x10-7 C-1

5 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.

6 Sezioni Sottili Q Granito bianco Q Granito bianco NX

7 Aplite NX Sezioni Sottili

8 Sezioni Sottili Eurite Eurite NX

9 Sezioni Sottili Riolite fenocristalli K-fds PV Riolite

10 Sezioni Sottili Gres porcellanato tecnico

11 Le fonti tradizionali di feldspato potassico della Minerali Industriali Piemonte : Verbania (VB) Boca (NO)

12 Materie prime oggetto della sperimentazione F60P - Miniera di Verbania (VB) PRODOTTO F60P ANALISI CHIMICA XRF (MEDIA %) SiO 2 77,1 Al 2 O 3 13,0 Fe 2 O 3 0,15 TiO 2 0,02 CaO 1,1 MgO 0,1 K 2 O 4,7 Na 2 O 3,4 P.a.F. (%) 0,30 MINIERA e IMPIANTO DI MACINAZIONE E SEPARAZIONE MAGNETICA

13 Materie prime oggetto della sperimentazione Riolite - Miniera di Boca (NO) PRODOTTO RIOLITE S1 ANALISI CHIMICA XRF (MEDIA %) SiO 2 77 Al 2 O 3 12,5 Fe 2 O 3 1,00 TiO 2 0,09 IMPIANTO DI MACINAZIONE E STOCCAGGIO CaO 0,1 MgO 0,1 K 2 O 7,3 Na 2 O 0,5 P.a.F. (%) 1,75 FRONTE DI CAVA

14 Materie prime oggetto della sperimentazione Argillite S PRODOTTO: ARGILLITE S ANALISI CHIMICA XRF (MEDIA %) SiO 2 69,7 Al 2 O 3 17,7 Fe 2 O 3 1,50 TiO 2 0,65 CaO 0,70 MgO 1,00 K 2 O 2,25 Na 2 O 1,75 P.a.F. (%) 4,60

15 Materie prime oggetto della sperimentazione Argilla Ucraina PRODOTTO: ARGILLA UCRAINA ANALISI CHIMICA XRF (MEDIA %) SiO 2 61,5 Al 2 O 3 25,2 Fe 2 O 3 1,40 TiO 2 1,23 CaO 0,21 MgO 0,48 K 2 O 1,76 Na 2 O 0,46 P.a.F. (%) 7,73

16 Materie prime oggetto della sperimentazione Feldspato SN6/4 Miniera di Ottana (NU) PRODOTTO Feldspato SN6/4 ANALISI CHIMICA XRF (MEDIA %) SiO 2 65 Al 2 O 3 18,1 Fe 2 O 3 0,60 TiO 2 0,65 Miniera di Ottana CaO 1,80 MgO 4,0 K 2 O 0,40 Na 2 O 7,5 P.a.F. (%) 1,85 Impianto di trattamento

17 Materie prime oggetto della sperimentazione Feldspato potassico di importazione PRODOTTO: Feldspato Potassico ANALISI CHIMICA XRF (MEDIA %) SiO 22 69,0 Al 22 O 33 17,0 Fe 22 O 33 0,12 TiO 22 0,02 CaO 0,40 MgO 0,06 K 22 O 10,5 Na 22 O 2,20 P.a.F. (%) 0,40

18 Materie prime oggetto della sperimentazione Feldspato sodico di importazione PRODOTTO: Feldspato Turco STD ANALISI CHIMICA XRF (MEDIA %) SiO 2 72,0 Al 2 O 3 17,0 Fe 2 O 3 0,15 TiO 2 0,32 CaO 0,40 MgO 0,06 K 2 O 0,40 Na 2 O 9,80 P.a.F. (%) 0,40

19 Composizione degli impasti Analisi chimica IMPASTO 1 IMPASTO 2 IMPASTO 3 IMPASTO 4 [%] [%] [%] [%] SiO 2 65,68 64,94 67,18 66,84 Al 2 O 3 20,42 20,74 19,49 20,32 Fe 2 O 3 1,09 1,14 1,01 0,54 TiO 2 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 K 2 O 2,97 1,92 2,00 3,53 Na 2 O 2,51 3,2 3,70 3,48 p.f. 4,7 4,89 4,01 3,72 Composizione ARGILLA UCRAINA ARGILLITE S FELDSPATO SARDO SN6/ RIOLITE S F60P 19 FELDSPATO POTASSICO FELDSPATO TURCO STD 15 FELDSPATO TURCO EXTRA 25 CAOLINO UK 6 ARGILLA UK 1 13 ARGILLA UK 2 20

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, C / 1090 Tb 6,7 6,83 7,06 6, C / 1100 Tb 6,55 6,84 7,16 6, C / 1110 Tb 6,49 6,9 6,96 6, C / 1120 Tb 6,43 6,91 6,66 7, C / 1130 Tb 6,34 6,71 6,41 7, C / 1140 Tb 6,05 6,09 6,04 6,78 Assorbimento % 1180 C / 1080 Tb 0,41 0,3 0,29 0, C / 1090 Tb 0,33 0,22 0,11 0, C / 1100 Tb 0,19 0,15 0,11 0, C / 1110 Tb 0,07 0,07 0,07 0, C / 1120 Tb 0,07 0,07 0,07 0, C / 1130 Tb 0,04 0,04 0,04 0, C / 1140 Tb 0,15 0,1 0,04 0, Ritiro lineare % Tb Tb Tb Tb Tb Tb Tb 1080 C1090 C1100 C1110 C1120 C1130 C1140 C Imp. 1 Imp. 2 Imp. 3 Imp. 4 Assorbimento d'acqua % Tb Tb Tb Tb Tb Tb Tb 1080 C1090 C1100 C1110 C1120 C1130 C1140 C Imp. 1 Imp. 2 Imp. 3 Imp. 4

21 Prova di piroplasticità Impasti 2-3 Impasto 2 - Flexure Temperature Impasto 3- Flexure

22 Sintesi della caratterizzazione degli impasti Impasto 1 Impasto 2 Impasto 3 Impasto 4 VISCOSITA [sec] C.D.R. in verde [kg/cm 2 ] 13,59 14,85 11,85 13,75 C.D.R. essiccato [kg/cm 2 ] 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 K 2 O/Na 2 O 1,18 0,60 0,54 1,01

23 Commenti sui dati raccolti Dalla sintesi dei dati è possibile affermare che il rapporto K 2 O/Na 2 O influenza significativamente il comportamento piroplastico degli impasti per grès porcellanato smaltato. Aumentando il valore del rapporto K 2 O/Na 2 O, la deformazione piroplastica diminuisce, il target di deformazione < 3 mm, viene raggiunto a valore K 2 O/Na 2 O > 0,6.

24 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;

25 Nelle formulazioni degli impasti per grès smaltato (L intorno 60) il feldspato potassico RIOLITE S1, grazie alla sua composizione chimica (K 2 O > 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 K 2 O/Na 2 O 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.

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