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“Impasti per grès porcellanato
smaltato idonei per la produzione
in linea continua”
Dott. S. Di Primio
Confindustria Ceramica 22 Febbraio 2018
MINERALI INDUSTRIALI
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
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 : ≤ 7.5-8.0 %
d) Assorbimento acqua : ≤ 0.02 %
e) Deformazione piroplastica : ≤ 3.0 mm
f) Coefficiente Dilatazione (50-400 °C) : ≤ 72 x10-7°C-1
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.
Granito
bianco
Sezioni Sottili
Granito
bianco NX
Q
Q
Sezioni Sottili
Aplite NX
Sezioni Sottili
Eurite
Eurite NX
Riolite
Riolite – fenocristalli K-fds
Sezioni Sottili
PV
Gres porcellanato tecnico
Sezioni Sottili
Le fonti tradizionali di feldspato
potassico della Minerali
Industriali
Piemonte :
Verbania (VB)
Boca (NO)
Materie prime oggetto della sperimentazione
F60P - Miniera di Verbania (VB)
PRODOTTO F60P
ANALISI CHIMICA XRF
(MEDIA %)
SiO2 77,1
Al2O3 13,0
Fe2O3 0,15
TiO2 0,02
CaO 1,1
MgO 0,1
K2O 4,7
Na2O 3,4
P.a.F. (%) 0,30
MINIERA e IMPIANTO DI
MACINAZIONE E
SEPARAZIONE MAGNETICA
Materie prime oggetto della sperimentazione
Riolite - Miniera di Boca (NO)
FRONTE DI CAVA
IMPIANTO DI MACINAZIONE E
STOCCAGGIO
PRODOTTO RIOLITE S1
ANALISI CHIMICA XRF
(MEDIA %)
SiO2 77
Al2O3 12,5
Fe2O3 1,00
TiO2 0,09
CaO 0,1
MgO 0,1
K2O 7,3
Na2O 0,5
P.a.F. (%) 1,75
Argillite S
Materie prime oggetto della sperimentazione
PRODOTTO: ARGILLITE S
ANALISI CHIMICA XRF (MEDIA %)
SiO2 69,7
Al2O3 17,7
Fe2O3 1,50
TiO2 0,65
CaO 0,70
MgO 1,00
K2O 2,25
Na2O 1,75
P.a.F. (%) 4,60
PRODOTTO: ARGILLA UCRAINA
ANALISI CHIMICA XRF (MEDIA %)
SiO2 61,5
Al2O3 25,2
Fe2O3 1,40
TiO2 1,23
CaO 0,21
MgO 0,48
K2O 1,76
Na2O 0,46
P.a.F. (%) 7,73
Materie prime oggetto della sperimentazione
Argilla Ucraina
Feldspato SN6/4 – Miniera di Ottana (NU)
Materie prime oggetto della sperimentazione
Miniera di Ottana
Impianto di trattamento
PRODOTTO Feldspato SN6/4
ANALISI CHIMICA XRF
(MEDIA %)
SiO2 65
Al2O3 18,1
Fe2O3 0,60
TiO2 0,65
CaO 1,80
MgO 4,0
K2O 0,40
Na2O 7,5
P.a.F. (%) 1,85
Feldspato potassico di importazione
PRODOTTO: Feldspato Potassico
ANALISI CHIMICA XRF (MEDIA %)
SiO2 69,0
Al2O3 17,0
Fe2O3 0,12
TiO2 0,02
CaO 0,40
MgO 0,06
K2O 10,5
Na2O 2,20
P.a.F. (%) 0,40
Materie prime oggetto della sperimentazione
PRODOTTO: Feldspato Potassico
ANALISI CHIMICA XRF (MEDIA %)
SiO2 69,0
Al2O3 17,0
Fe2O3 0,12
TiO2 0,02
CaO 0,40
MgO 0,06
K2O 10,5
Na2O 2,20
P.a.F. (%) 0,40
Feldspato sodico di importazione
Materie prime oggetto della sperimentazione
PRODOTTO: Feldspato Turco STD
ANALISI CHIMICA XRF (MEDIA %)
SiO2 72,0
Al2O3 17,0
Fe2O3 0,15
TiO2 0,32
CaO 0,40
MgO 0,06
K2O 0,40
Na2O 9,80
P.a.F. (%) 0,40
Composizione degli impasti
Analisi chimica IMPASTO 1 IMPASTO 2 IMPASTO 3 IMPASTO 4
[%] [%] [%] [%]
SiO2 65,68 64,94 67,18 66,84
Al2O3 20,42 20,74 19,49 20,32
Fe2O3 1,09 1,14 1,01 0,54
TiO2 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
K2O 2,97 1,92 2,00 3,53
Na2O 2,51 3,2 3,70 3,48
p.f. 4,7 4,89 4,01 3,72
Composizione
ARGILLA UCRAINA 40 40 30
ARGILLITE S 20 20 20
FELDSPATO SARDO SN6/4 20 30 20
RIOLITE S1 10 10 15
F60P 19
FELDSPATO POTASSICO 10 17
FELDSPATO TURCO STD 15
FELDSPATO TURCO EXTRA 25
CAOLINO UK 6
ARGILLA UK 1 13
ARGILLA UK 2 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 6,38
1190 °C / 1090 Tb 6,7 6,83 7,06 6,55
1200 °C / 1100 Tb 6,55 6,84 7,16 6,75
1210 °C / 1110 Tb 6,49 6,9 6,96 6,88
1220 °C / 1120 Tb 6,43 6,91 6,66 7,05
1230 °C / 1130 Tb 6,34 6,71 6,41 7,03
1240 °C / 1140 Tb 6,05 6,09 6,04 6,78
Assorbimento %
1180 °C / 1080 Tb 0,41 0,3 0,29 0,44
1190 °C / 1090 Tb 0,33 0,22 0,11 0,28
1200 °C / 1100 Tb 0,19 0,15 0,11 0,18
1210 °C / 1110 Tb 0,07 0,07 0,07 0,11
1220 °C / 1120 Tb 0,07 0,07 0,07 0,09
1230 °C / 1130 Tb 0,04 0,04 0,04 0,07
1240 °C / 1140 Tb 0,15 0,1 0,04 0,04
5,40 5,60 5,80 6,00 6,20 6,40 6,60 6,80 7,00 7,20 7,40
Tb 1080°C
Tb 1090°C
Tb 1100°C
Tb 1110°C
Tb 1120°C
Tb 1130°C
Tb 1140°C
Ritiro lineare %
Imp. 1 Imp. 2 Imp. 3 Imp. 4
0,00
0,10
0,20
0,30
0,40
0,50
Tb 1080°C
Tb 1090°C
Tb 1100°C
Tb 1110°C
Tb 1120°C
Tb 1130°C
Tb 1140°C
Assorbimento d'acqua %
Imp. 1 Imp. 2 Imp. 3 Imp. 4
Prova di piroplasticità
Impasti 2-3
Impasto 2 - Flexure
Temperature
Impasto 3- Flexure
Sintesi della caratterizzazione degli
impasti
Impasto 1 Impasto 2 Impasto 3 Impasto 4
VISCOSITA’ [sec] 23 26 18 23
C.D.R. in verde [kg/cm2] 13,59 14,85 11,85 13,75
C.D.R. essiccato [kg/cm2] 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 K2O/Na2O 1,18 0,60 0,54 1,01
Commenti sui dati raccolti
Dalla sintesi dei dati è possibile affermare che il rapporto K2O/Na2O influenza significativamente il comportamento piroplastico degli impasti per grès porcellanato smaltato.
Aumentando il valore del rapporto K2O/Na2O, la deformazione piroplastica diminuisce, il target di deformazione < 3 mm, viene raggiunto a valore K2O/Na2O > 0,6.
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;
•Nelle formulazioni degli impasti per grès smaltato (L intorno
60) il feldspato potassico RIOLITE S1, grazie alla sua
composizione chimica (K2O > 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 K2O/Na2O ≥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.