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MICRONIZZAZIONE MATERIALI DURI PER GRES PORCELLANATO

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Micronizzazione materiali duri

Per comprendere più da vicino l’attuale situazione tecnologica riguardante lo stato dell’arte nella produzione di impasti per il grès porcellanato è necessario soffermarci brevemente sulle problematiche produttive che stanno investendo un importante segmento del mercato delle piastrelle ceramiche per uso edilizio.
La diversa formulazione degli impasti per porcellanato, dove la percentuale di materiali duri (feldspati e sabbie) è superiore rispetto a quella di impasti per monocottura tradizionale in pasta bianca, comporta ovviamente dei tempi di macinazione più lunghi. Ma è soprattutto nella metodologia di macinazione richiesta che occorre ricercare la causa primaria della drastica riduzione della produttività dei mulini ad umido, sia continui che discontinui.

Dover produrre un materiale come il gres porcellanato dove l’omogeneità di composizione è un’esigenza primaria e dove lo standard di qualità deve rispondere a caratteristiche ben specifiche come: compattezza strutturale, resistenza meccanica, all’attacco chimico ed all’abrasione (durezza), antigelività e resistenza alle macchie, comporta necessariamente un’esasperazione dei cicli di macinazione del processo ad umido.
La naturale conseguenza è una diminuzione della produttività dovuta, come detto, sia all’aumento dei materiali duri nell’impasto, sia alla necessità di ottenere alla pressa un semilavorato che permetta di ottenere poi un prodotto finale (uscita forno) massimamente greificato e quindi con assorbimento pari a zero.

L’esigenza di mantenere la granulometria al di sotto dei 50 μm (e con la maggior parte del materiale tra i 30 e 40 μm) è un obiettivo, per via umida, produttivamente ed economicamente poco redditizio ed ha come principale conseguenza che, in un normale mulino continuo ad umido dimensionato per produrre 30 ton/h con un impasto per monocottura, la capacità produttiva viene ridotta fino a 10-12 ton/h con un impasto per gres porcellanato.

Da qui la necessità di macinare separaratamente i materiali duri, con metodologie di macinazione a secco di gran lunga più efficaci e specifiche per le loro caratteristiche chimico-fisiche: all’interno dei mulini ad umido ci si limiterà soltanto ad una fase di mescolamento dei feldspati micronizzati con le argille plastiche, in modo quindi da riportare la produttività di queste macchine almeno ai valori iniziali.
Nel caso si voglia evitare anche quest’ultima fase, by-passando completamente i mulini orizzontali, si può ipotizzare di amalgamare la miscela di argille plastiche (purché siano sufficientemente pulite) con i feldspati micronizzati, all’interno di normali turbodissolutori.
Questa soluzione consente di evitare i gravosi costi legati alla gestione dei mulini orizzontali ad umido.

LA LINEA DI MICRONIZZAZIONE MICRO-DRY

Una delle più importanti innovazioni sviluppate dal Settore Tecnologico della Manfredini & Schianchi negli ultimi anni, è stato lo studio approfondito della micronizzazione a secco dei materiali duri dell’impasto per porcellanato.

Micronizzazione feldspati

Avvalendosi dell’ormai trentennale conoscenza della preparazione di materie prime per via "secca" e mutuando esperienze e tecnologie da altri settori, arricchite e perfezionate in tutti gli aspetti chiave, in modo da garantire un completo controllo sulla qualità del prodotto finale, sono state messe a punto linee complete di essiccazione-micronizzazione, che sono tecnologicamente molto avanzate, sia dal punto di vista della automatizzazione, della gestione e della assoluta tranquillità di esercizio.
Le nuove linee Micro-Dry, con capacità produttive che vanno dalle 5 ad oltre 35 ton/h, sono costituite da un nucleo centrale, formato dalla macchina essiccatoio–mulino e dal separatore dinamico della ultima generazione.

Un’importante traguardo sia dal punto di vista impiantistico (linea più compatta e minori costi di gestione) che tecnologico (totale assenza di inquinamento), è rappresentato dalla possibilità di utilizzare materie prime con delle umidità specifiche dell’ 8-10% e con pezzature da 0-5 mm (con la possibilità di ricevere anche materiale più grossolano), alimentandole direttamente dentro al mulino ed evitando così le problematiche legate ai tradizionali sistemi di essiccazione.

Macinazione feldspati

Sebbene il mulino sia il cuore dell’impianto, il punto focale di questa tecnologia è la precisione ottenibile con i separatori dinamici della ultima generazione MS.
E’ infatti il perfetto dimensionamento di questo binomio a rendere possibile una classificazione assai spinta (granulometria sotto i 50 μm) precisa e continua nel tempo, fornendo così quelle garanzie di qualità e compattezza strutturale che il gres porcellanato richiede.

Il know-how che guida la progettazione dell’intera linea d’impianto segue completamente questa priorità ceramica, ossia avere dei tagli di separazione netti, con percentuali di residuo prossime allo zero.
La continuità produttiva del mulino e la precisione dei separatori dinamici MS ad alto grado di separazione, conferiscono alla linea le potenzialità tecnologiche di cui necessita.
L’intero impianto, che trova il suo naturale completamento nelle attrezzature di preparazione della miscela e nelle attrezzature di stoccaggio e carico camion-cisterne, risponde ad un avanzamento rispetto allo stato attuale della tecnica.
E’ evidente infatti il "gap" tecnologico e di processo che assicura la continuità e la ripetibilità nel tempo delle miscele, questo anche per quanto riguarda la preparazione delle materie prime, effettuate grazie a sistemi di estrazione e pesatura in continuo con tolleranza ridotta all’ 1% e completamente gestita da una supervisione elettronica.

L’iter progettuale delle linee Micro-Dry parte da un’ approfondita analisi delle materie prime, effettuata nei nostri laboratori e verificata nell’ impianto pilota, e che risulta essere di fondamentale importanza per il corretto dimensionamento dell’impianto.
A seconda dei risultati di macinabilità ottenuti e dalle esigenze produttive richieste, viene poi dimensionato di volta in volta il gruppo essiccatoio-mulino-separatore.
Il continuo confronto tra i nostri ingegneri, e i responsabili tecnici e tecnico-ceramici delle industrie che utilizzano questa tecnologia, porta ad un ulteriore grado di affinazione sia dal punto di vista ceramico che impiantistico.

I COSTI

Per quanto attiene l’aspetto economico è da notare come il costo da sostenere per trasformare una tonnellata di materia prima (ossia costo di essiccazione, costo di macinazione, costo di manutenzione, e costo di manodopera), sia ben al di sotto delle 12 €/ton, e sia comprensivo anche della quota d’ammortamento.
L’investimento è da considerarsi inoltre correlato alla possibilità di ripristinare la produttività delle linee di macinazione ad umido, fino ai valori ottenuti in precedenza.

Dimensioni d’ingombro del gruppo essiccatoio-mulino
~ 15000 x 8000 h 14000
Materiale in alimentazione
Miscela di Feldspati
Pezzatura in ingresso
0-8 mm
Umidita’ all’ingresso
essiccatoio-mulino
8-10%
Produzione oraria
10-11 ton/h
Taglio granulomerico
< 50 μm di cui 80% <20 μm
Potenza installata sul mulino
500 kW
Potenza assorbita dal mulino
400 kW
Potenza assorbita per ogni tonnellata di materia prima macinata
~ 40 kW
Kg di allubit che e’ necessario ripristinare per ogni ton. di materiale macinato
~ 1
MC di metano necessari per essiccare una ton. di materiale
~ 6
Mano d’opera necessaria per gestire ed effettuare la manutenzione all’intera linea d’impianto nell’arco delle 24 ore
3 + 1

La tabella mostra come il costo totale della gestione comprensiva di manodopera, energia elettrica ed energia termica, costo di personale addetto all’impianto, ossia il costo di trasformazione sia pari a 8,80 €/ton

Da sottolineare inoltre, che per una linea da 10 ton/h, (10 ton/h x 22 h/giorno x 300 giorni/anno = 66.000 ton/anno), la quota d’ammortamento è di circa 3 €/t che, sommate al precedente dato portano ad un costo di trasformazione onnicomprensivo di 11,80 €/t

VANTAGGI TECNOLOGICI SUL PRODOTTO FINALE

Uno studio del dipartimento d’Ingegneria dei Materiali dell’Università di Trento ha cercato di comprendere e di risolvere il problema della sporcabilità del gres Porcellanato tecnico.

Questo difetto, maggiormente sentito per i prodotti levigati, rispetto a quelli grezzi, manca di una chiara normativa e di una standardizzazione dei metodi di misura.
Nello studio si sono usati come indicatori di sporcabilità i pori superficiali compresi tra 1 e 10 μm. Comparando i dati relativi alle porosità medie delle piastrelle sia grezze sia levigate si è osservato che l’assorbimento cresce costantemente nelle seconde.
Correlando inoltre le varie analisi chimiche con i valori della porosità, si è costatato che le varie analisi chimiche non aiutano a capire il perché della diversa sporcabilità.

Altre vie per ovviare a questo problema potrebbero essere:

- Aumento dei tempi e delle Temperature di cottura
- Aumentare i tempi di macinazione dell’intero impasto

Entrambe queste procedure non sono state ritenute funzionali dal punto di vista economico perché comporterebbero costi produttivi troppo elevati.

Dallo studio è emerso che i vari tipi d’impasto con al loro interno una materia prima dura o feldspatica inserita con granolumetria < 45 μm., danno origine a piastrelle in cui sostanzialmente la porosità aperta superficiale tende nettamente a diminuire.
Il microscopio elettronico ha poi chiaramente dimostrato che tale porosità, anche sulle piastrelle levigate, tende nettamente a diminuire se negli impasti si introduce del feldspato = < 45μm.
É quindi chiaro che esiste una correlazione tra le granulometrie delle singole materie prime e la diminuzione della sporcabilità.
In particolare lo studio ha mostrato come la presenza dei feldspati inseriti già a 45μm in un impasto di gres porcellanato favorisce la completa eliminazione della sporcabilità mantenendo il ciclo produttivo tradizionale e aumentando notevolmente la quantità macinata, evitando così eventuali aumenti della temperatura di cottura o una macinazione di tutto l’impasto a granulometrie inferiori a 45μm con mulino ad umido, che come si è visto risultano essere particolarmente costosi.

 

I dati riportati sono indicativi e possono essere variati senza preavviso.

 


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