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MINERALI INDUSTRIALI Impasti per grès porcellanato smaltato per i grandi formati : il 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 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 duri La 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 %) SiO 2 77,10 Al 2 O 3 13,00 Fe 2 O 3 0,15 TiO 2 0,02 Na 2 O 3,40 K 2 O 4,70 CaO 1,10 MgO 0,10 P.a.F. (%) 0,30 UMIDITA' (% max) 4,00 ANALISI GRANULOMETRICA MEDIA GRANULATO (mm) 0 1,2 IMPIANTO DI MACINAZIONE E SEPARAZIONE MAGNETICA

PRODOTTO RIOLITE S1 ANALISI CHIMICA XRF (MEDIA %) SiO 2 77,00 Al 2 O 3 12,50 Fe 2 O 3 0,90 TiO 2 0,09 Na 2 O 0,50 K 2 O 7,30 CaO 0,10 MgO 0,10 FRONTE DI CAVA P.a.F. (%) 1,75 UMIDITA' (% max) 7,00 ANALISI GRANULOMETRICA MEDIA GRANULATO (mm) 0-6 IMPIANTO DI MACINAZIONE E STOCCAGGIO

IMPASTO 1 RIFERIMENTO IMPASTO 2 IMPASTO 3 IMPASTO 4 Analisichimica / chemical analysis Sabbia Quarzosa Riolite S1 F60P F60P SiO 2 72,0 70,0 70,1 70,6 Al 2 O 3 16,8 17,9 17,9 17,5 Fe 2 O 3 0,64 0,73 0,65 0,65 TiO 2 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 K 2 O 1,14 1,73 1,48 1,92 Na 2 O 4,78 4,76 5,10 4,53 p.f. 2,52 2,69 2,55 2,55 Ca CO 3 0,1 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 - - F60P 10 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

Sintesi della caratterizzazione degli impasti 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 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 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.

Analisi dilatometrica

Sintesi della caratterizzazione degli impasti Deformazione piroplastica Imp.1 Rif. Imp. 2 Imp. 3 Imp. 4 scarsa ottima scarsa appena Al2O3 16,8 17,9 17,9 17,5 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 sufficiente Coefficiente dilatazione 10-7 78,7 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 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 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!.