Impasti ceramici a Km0:

valorizzazione di materie prime

naturali e di recupero locali

Impasti ceramici a Km0:Impasti ceramici a Km0:

valorizzazione di materie prime valorizzazione di materie prime

naturali e di recupero locali naturali e di recupero locali

Fernanda Andreola, L. Barbieri, T. Manfredini, F. Borghi

Dipartimento di Ingegneria “Enzo Ferrari”, UNIMORE

Gabriele Mammi, Escavazioni Industriali Baroni s.r.l., Sassuolo (MO)

Convegno Materie prime per piastrelle ceramiche, 29 Gennaio 2015

Auditorium Confindustria Ceramica, Sassuolo

Fondatore : Cav. Giuseppe Baroni.

�La storia della Escavazioni Industriali Baroni nasce praticamente con il

suo fondatore che già nel 1958, poco più che ventenne, inizio la propria

attività

�Negli anni 70’ viene fondata la ditta Escavazioni Industriali che poi nel

1980 si fonde con le attività di Baroni Giuseppe e nasce l’Escavazioni Industriali Baroni.

�La nostra Mission è quella di fornire Argille e Materie prime per uso Ceramico, Argille per Laterizi ed Argille idonee per uso in Discarica o

qualsiasi altro tipo di lavorazione

�Principali clienti: gruppi e ceramiche del Comprensorio Ceramico

Sassolese e non solo.

La nostra Azienda commercializza Argille per Ceramica e per Laterizi di cave locali cuocenti rosso. A seconda della tipologia possono essere

utilizzate per Monocottura rossa, Grès rosso o Monoporosa.

Dalla nostra Cava Samone 1 estraiamo le seguenti argille per Ceramica e

per Laterizi :

- Argilla Samone 1

- Argilla Samone Vagliata

- Miscela Argilla S1G.

Nella nostra gamma contempliamo (in collaborazione con altre cave)

anche sabbie locali e feldspati per uso in monocottura e Grès

porcellanato.

Localizzazione Cava:

La cava si trova in località

Roncobotto, comune di

Zocca, e dista dal

comprensorio Ceramico

di Sassuolo circa 40km.

Volumi:

Attualmente disponiamo

di una concessione per

300.000 tonnellate

A.S1di cui 50.000

sempre pronte in

deposito.

�Valorizzare un’argilla locale (Samone 1)

dimostrandone le capacità tecniche per un suo impiego

in formulazioni ceramiche per piastrelle sinterizzate

� Formulare impasti a “Kilometro zero” anche con

materiali di recupero provenienti da altri comparti

industriali regionali

�Rilanciare un prodotto a minor impatto ambientale

(minor trasporto, minor consumo di metano, minor

emissioni, minor consumo di M.P naturali).

Ossido(wt%)

SiO2 Al2O3 Na2O K2O CaO MgO Fe2O3 TiO2 MnO CO3 PF Corg TOT

Argilla 52,77 17,95 0,66 2,85 2,57 3,88 7,89 0,78 0,19 4,96 9,90 0,26 99,47

Analisi Chimica

Analisi Mineralogica

Granulometria

D50= 4,453 µm

D90=14,295 µm

CL: Clorite; K: caolinite; Q: quarzo; M: Miche; D:

dolomite; E: ematite

Proprietà termiche

Greificazione

TG/DTA

T (°C) RL(%) AA (%)

1000 °C 1.71 7.22

1050 °C 2.89 5.59

1100 °C 4.36 2.49

1150 °C 5.87 0.95

1200 °C 6.92 0.14

L*

40

45

50

55

T

-26

-22

-18

-14

-10

-6

-2

2

6

10

14

18

22

26

-22 -18 -14 -10 -6 -2 2 6 10 14 18 22

b

a

verde rosso

giallo

blu

blu

T

Proprietà colorimetriche

Analisi chimica delle materie prime naturali e di recupero utilizzate

Materia Prima/(ossido /peso%)

SiO2

Al2O

3Na

2O K

2O CaO MgO

Fe2

O3

TiO2

altri P.F. TOT

Argilla 2 74,50 14,60 0,14 3,8 0,24 0,62 1,10 0,35 --- 4,60 99,95

Sabbia Felds. 81,00 9,70 1,79 3,89 1,00 0,13 0,67 0,08 0,11 1,00 99,37

Rottami di vetro 71,70 2,25 12,50 1,00 9,50 2,00 0,43 0,07 0,41 0,10 99,96

Aggregatoindustriale

40,58 9,84 4,06 1,18 20,14 2,67 6,99 0,95 3,74 14,74 99,80

Formulazione Composizione

A 30% arg. locale, 60% arg.2, 10% Sabbia

B 30% arg. locale, 60% arg.2, 5% Sabbia, 5% vetro

C 30% arg. locale, 60% arg.2, 10% Sabbia + 5 % vetro

D 30% arg. locale, 60% arg.2, 10% Aggregato industriale

E 30% arg. locale, 50% arg.2, 20% Aggregato industriale

F 40% arg. locale, 50% arg.2, 10% Sabbia

G* 45% arg. locale, 45% arg.2, 10% Sabbia

*G preparata

solo per prove

semi industriali

Analisi mineralogica delle materie prime naturali utilizzate

0

5000

10000

0 10 20 30 40 50 60 70 80

2 Theta

Co

un

ts

Q

Q FkK

KI

I Q

Q QFk Fk

I

QFk

0

5000

10000

0 20 40 60 80

2 Theta

Co

un

ts

Q

Q

QQ Q

FNa

FNa FK FK FK QI I K

Argilla 2

Sabbia

K: caolinite; I: illite; Q: quarzo;

F-k : Ortoclasio; FNa: albite

0

1

2

3

4

5

6

7

8

1050 °C 1100 °C 1150 °C 1200 °C

TEMPERATURA (°C)

RIT

IRO

LIN

EA

RE

(%

)

0

2

4

6

8

10

12

14

AS

SO

RB

IME

NT

O A

CQ

UA

(%

)

R.L(%) A R.L(%) B R.L(%) C R.L(%) D R.L(%) E R.L(%) F

A.A(%)A A.A(%) B A.A(%) C A.A(%) D A.A(%) E A.A(%) F

A

B

C

D

E

F

35

40

45

50

L*

L’effetto dell’aumento della A.S1 nella composizione porta ad un

miglioramento dei parametri di sinterizzazione ed un abbassamento

della luminosità

D

E

F

B

C

A

A

B

C

F

D

E

IMPASTO G

200 s-1

20 s-1

2 s-1

0

100

200

300

400

0 0,1 0,2 0,3 0,4

Cd (wt%)

Vis

co

sit

à A

pp

.(m

Pa

.s)IMPASTO A

200 s-1

20 s-1

2 s-1

0

100

200

300

0 0,1 0,2 0,3 0,4Cd (wt%)

Vis

co

sit

à

Ap

p.(

mP

a.s

)

0

100

200

300

400

500

0,01 0,1 1 10 100 1000

Vis

co

sit

à a

pp

are

nte

(m

Pa

.s)

Gradiente di scorrimento (1/s)

G01

G03

A01A03

Cd%

% samone

Effetto dell’argilla

Samone sulla

Fluidificazione dell’impasto

30% AS1 45% AS1

Preparazione impasti: macinazione ad umido per 6 minuti.

P= 350 kg/cm2 . Cottura in forno a rulli con Tmax da 1185°C-1235°C

COLORIMETRIA

L’aumento di Samone 1 nella formulazione

comporta: abbassamento delle T di cottura e

aumento del plateau di sinterizzazione.

0

1

2

3

4

5

6

7

8

1170 1180 1185 1190 1195 1205 1225 1230 1235

TEMPERATURA (°C)

RIT

IRO

LIN

EA

RE

(%

)

0

1

2

3

4

5

6

7

8

AS

SO

RB

IME

NT

O A

CQ

UA

(%

)AA%D RL%D AA%G RL%G RL%A AA%A

A

G

D

D

1185°C

A

1230°CG

1185°C

35

40

45

L*

COMPOSIZIONE Dapp

(g/cm3)

D reale

(g/cm3)

POROSITA’TOTALE (%)

M.O.R

(N/mm2)

D 2.21 2.62 17.96 38.80

G 2.24 2.60 13.99 48.27

Proprietà delle formulazioni migliori

In base ai dati di A.A% (≤ 0,5%) e di resistenza a flessione

(M.O.R>35N/mm2) gli impasti D, G si possono classificare nel

gruppo BIa.

SEM/EDS

superficie sezione

Impasto G

Test di cessione in acqua deionizzata (L/S:10/1) per i

campioni di composizione D e

G cotti a 1185°C a confronto con i

limiti di legge.

Per la

determinazione del test di cessione si applica

l’appendice A alla norma UNI 10802,

secondo la metodica prevista dalla norma UNI

EN 12457-2.

Note Impasto G Impasto D Limiti

Parametri U.M. EN 12457-2 EN 12457-2 DM

186/2006

NO3- mg/L < 5 < 5 50

F mg/L < 0,2 < 0,2 1,5

SO4- mg/L < 5 < 5 250

Cl- mg/L < 5 < 5 100

CN µg/L < 10 < 10 50

Ba mg/L < 0,05 < 0,05 1

Cu mg/L < 0,005 0,01 0,05

Zn mg/L < 0,05 < 0,05 3

Be µg/L < 1 < 1 10

Co µg/L < 10 < 10 250

Ni µg/L < 1 < 1 10

V µg/L < 10 < 10 250

As µg/L < 5 < 5 50

Cd µg/L < 0,5 < 0,5 5

Cr µg/L < 5 < 5 50

Pb µg/L < 5 < 5 50

Se µg/L < 0,2 0,21 10

Hg µg/L < 0,2 < 0,2 1

COD mg/L < 10 < 10 30

pH unità pH 7,3 7,2 5,5-12

� E’ stata dimostrata la fattibilità di formulare impasti per la produzione di piastrelle a basso A.A% utilizzando materie prime naturali (argilla rossa) e di recupero locali.

� Data la natura più fondente dell’argilla rossa locale rispetto all’argilla 2, la formulazione di un impasto (45%) permette di raggiungere la sinterizzazione adeguata a temperature più basse di c.a 25-30°C rispetto ad un impasto di G.P std.

� Un risultato simile si raggiunge utilizzando l’aggregato industriale in una percentuale del 10%.

� Questo abbassamento della temperatura comporta un risparmio in termini di consumo di metano del 1,5-2% per ciclo.

� Antonio Guarnaschelli, Spry Dry

� Dr.ssa Lancellotti, Dr.ssa Miselli,

� Dr.ssa Hannuskova, Ing. Taurino,

UNIMORE

GRAZIE PER L’ATTENZIONE

ECOTECNOMAT srl spin off dell’Università di Modena e

Reggio Emilia

www.ecotecnomat.edu

andreola.fernanda @unimore.it

059-2056231/6237

ESCAVAZIONI INDUSTRIALI BARONI SPA

www.escavazionibaroni.it

gabriele.eib@virgilio.it

348-9130111