IT201800004790A1

IT201800004790A1 - Processo di lavorazione del gres porcellanato e manufatti

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Publication number: IT201800004790A1
Application number: IT102018000004790A
Authority: IT
Priority date: 2018-04-23
Filing date: 2018-04-23
Publication date: 2019-10-23
Also published as: WO2019207435A1

Description

PROCESSO DI LAVORAZIONE DEL GRES PORCELLANATO E MANUFATTI

DESCRIZIONE

Campo tecnico dell’invenzione

La presente invenzione si riferisce ad una tecnologia per la produzione di manufatti in gres porcellanato, in cui il processo di lavorazione consente il riutilizzo di materiali materiale di recupero provenienti dal trattamento di rifiuti urbani.

In particolare, la presente invenzione si rivolge alla produzione di manufatti per la realizzazione di lastricati carrabili.

Background

È cosa nota che le cave in grado di produrre materiali naturali come i basalti, i graniti ed i marmi sono tendenzialmente in esaurimento e comunque sempre più di difficile coltivazione sia per problemi di quantità, sia per problemi legati alla quantità, sia per problemi legati a questioni ambientali.

Similmente, la produzione di prodotti molto particolari, come ad esempio i “sanpietrini” in leucite, va incontro sempre a maggiori difficoltà legate al reperimento della materia prima e a questioni ambientali connesse all’impatto delle cave.

Il “sanpietrino” è un piccolo blocco di roccia tagliato in forma di piramide tronca, tipicamente ottenuto dalla lavorazione delle rocce vulcaniche provenienti dalle cave poste ai piedi dei Colli Albani (ma anche dalle zone vulcaniche del viterbese). Il nome è dovuto al fatto che inizialmente furono utilizzati per lastricare Piazza San Pietro a Roma. Nel tempo il loro uso si è molto diffuso, specialmente nei centri storici.

Per estensione si usa la stessa definizione anche per blocchetti simili, anche di forme non esattamente uguali al sanpietrino classico, e/o di altro materiale quale ad esempio il porfido.

Per questi motivi, è oggi molto sentita la necessità di una soluzione che possa salvaguardare la tradizione e quindi consentire di continuare ad utilizzare prodotti quali ad esempio i sanpietrini, evitando al tempo stesso la depauperazione delle cave, con effetti benefici sia in termini economici che in termini di impatto ambientale.

Sommario dell’invenzione

Il problema tecnico affrontato e risolto dalla presente invenzione è pertanto quello di fornire un prodotto alternativo al sanpietrino e ad altri prodotti similari, che tuttavia ne conservi le caratteristiche strutturali, di forma e di resistenza meccanica, e che possa quindi essere utilmente sostituito al sanpietrino senza che vadano perse tradizione ed efficacia.

Ciò è ottenuto attraverso un elemento per lastrici carrabili come definito dalla rivendicazione 1.

Ulteriori caratteristiche della presente invenzione sono definite nelle corrispondenti rivendicazioni dipendenti.

L’idea alla base della presente invenzione è quella di individuare un materiale che, in alternativa a rocce di varia natura, possa consentire di ottenere un prodotto per la realizzazione di lastricati carrabili che presenti almeno le medesime, se non migliori, caratteristiche in termini di resistenza meccanica, di aspetto esteriore, ecc. Tale materiale alternativo è stato individuato nel gres porcellanato.

Come è noto, il gres è un materiale ceramico a pasta dura, compatta, sonora, impermeabile, ottenuto per cottura fino a incipiente vetrificazione dell’impasto; spesso è anche ricoperto da una vetrina impermeabile. La natura dell’impasto di partenza varia in funzione del tipo e dell’impiego. Di solito si distingue: gres ordinario (o comune), gres fino, gres porcellanato, gres chimico.

Il gres ordinario è ottenuto impastando argille plastiche refrattarie, in genere contenenti ferro, mescolate a volte con silice, calcare, feldspato, argilla cotta ecc. Se ne fabbricano recipienti per conservare sostanze alimentari, tubazioni per liquidi, mattonelle per pavimenti o per rivestimenti.

Il gres porcellanato o fireclay, è fabbricato con caolino impuro e vetrificato nella massa come la porcellana, viene usato per apparecchi igienico-sanitari dove le esigenze estetiche siano limitate e si richiedano buone proprietà di resistenza.

Tuttavia, ad oggi, non è nota alcuna tecnica per la produzione di prodotti in gres porcellanato che presentino caratteristiche di forma e strutturali quali quelle del sanpietrino (o prodotti similari).

L’attuale tecnologia per la lavorazione di impasti ceramici per la produzione di gres porcellanato, consente di ottenere prodotti di spessore 10-20 mm.

Infatti, realizzare un manufatto in gres porcellanato di spessore maggiore di questo, comprometterebbe la qualità del prodotto stesso, al punto da renderlo evidentemente inutilizzabile per gli scopi prefissati. Se ne otterrebbe infatti un prodotto poco resistente, troppo friabile, incline a facile rottura, ecc.

Un altro limite è costituito dal fatto che produrre gres porcellanato ad alto spessore richiederebbe quantità anomale di materie prime. Si ricorda ad esempio che 1 mq di gres con spessore 10mm pesa circa 20 kg, mentre se si producesse con le stesse tecniche un materiale con spessore 60 mm il suo peso sarebbe di circa 140 kg/mq.

Risulta perciò evidente che più sale lo spessore, più sale il costo unitario del materiale finito, arrivando con facilità a costi di produzione non giustificabili.

Con la presente invenzione si è quindi voluto dare una risposta anche a queste problematiche, mettendo a punto un processo di produzione di manufatti in gres porcellanato che appunto consente di raggiungere i risultati delineati sopra, senza gli svantaggi che le tecniche attuali comporterebbero.

Alla base di questa soluzione di processo, c’è l’idea di riutilizzare, nella preparazione dell’impasto ceramico, materiali di recupero, o meglio materiali di scarto di altre aziende che normalmente sono destinati ad essere portati in discariche speciali con appunto costi di conferimento spesso elevati.

Breve descrizione delle figure

La presente invenzione, superando i problemi della tecnica nota, comporta numerosi ed evidenti vantaggi che, insieme alle caratteristiche e modalità di impiego della presente invenzione, risulteranno evidenti dalla seguente descrizione dettagliata di sue forme di realizzazione preferite, presentate a scopo esemplificativo e non limitativo e per le quali verrà fatto riferimento alle figure dei disegni allegati, in cui:

• le figure da 1A a 1C mostrano esempi di sanpietrini secondo la presente invenzione;

• le figure da 2A a 2C riportano un diagramma di flusso di una possibile forma di implementazione di un processo secondo la presente invenzione;

• le figure da 3A a 3E illustrano esemplificativamente un possibile impianto di dematallizzazione delle ceneri secondo la presente invenzione; e

• la figura 4 è un grafico di una possibile curva di cottura secondo la presente invenzione.

Descrizione dettagliata di forme di realizzazione dell’invenzione

Di seguito verranno descritte alcune forme di realizzazione della presente invenzione, facendo riferimento alle figure suindicate.

A titolo di premessa, l’impasto ceramico con cui tradizionalmente si produce il gres porcellanato è costituito normalmente dalle seguenti componenti:

- uno o più feldspati alcalini;

normalmente si tratta di feldspati sodici o potassici che si reperiscono in Italia (Calabria o Sardegna) o in Turchia o nei Pirenei. Normalmente il feldspato entra nell’impasto con quantità non inferiori al 40-45 %, e tale materia prima ha il compito di dare fusibilità all’impasto stesso, in modo che la temperatura di fusione resti a valori inferiori ai 1200 °C. Il dosaggio di questi ingredienti, così come il loro grado di macinazione permette di ottimizzare la curva di cottura del manufatto e conferire a questo una struttura priva di porosità.

- una o più argille plastiche;

sono normalmente argille con alta percentuale di allumina (20-25%) con bassi tenori di ossido di ferro (cuocenti chiaro), oppure tenori in ferro più elevati (cuocenti rosso bruno). Entrano nell’impasto attorno al 35%. Hanno lo scopo di tenere insieme gli ingredienti non plastici in modo da dare malleabilità e lavorabilità all’impasto prima della cottura. Le argille più pregiate si trovano in Germania ed in Ucraina ed in percentuali inferiori in Spagna.

- Inerti o riempitivi;

gli inerti possono essere sabbie quarzose o feldspatiche, caolini precotti, chamotte. Normalmente entrano nell’impasto ceramico con % attorno al 15-20% e di solito provengono da cave locali e quindi rappresentano anche la parte meno costosa dell’impasto.

Con l’obiettivo che è stato sopra delineato, sono state tentate molte soluzioni per integrare materiali di recupero negli impasti per la produzione di gres porcellanato, allo scopo di individuare quello che meglio rispondesse a tutte le esigenze evidenziate finora.

A tal fine sono stati quindi testati cristalli delle autovetture, fiale dei medicinali, vetri di bottiglie (tutti opportunamente trattati), o ceneri di centrali elettriche, cioè quelle ceneri che costituiscono il residuo solido che le centrali termoelettriche producono durante la fase di combustione del carbone.

Tuttavia, nessuno di questi materiali ha consentito di ottenere i risultati voluti. Quindi, gli inventori hanno pensato di utilizzare le ceneri prodotte dagli inceneritori di rifiuti urbani.

Infatti, nei moderni inceneritori di rifiuti urbani, questi, dopo essere stati frantumati e sminuzzati, vengono trattati in forni specifici ad autocombustione ottenendo come prodotto principale energia elettrica e come sottoprodotto (di scarto) ceneri di combustione fino ad oggi destinate a discariche speciali.

Con la presente invenzione si è arrivati ad introdurre nell’impasto per la produzione di gres porcellanato tali ceneri provenienti da termovalorizzatori (a parziale sostituzione delle altre materie prime) senza che le caratteristiche tecniche del prodotto vengano alterate e di conseguenza l’impiego di questa materia prima (ceneri) comporta l’evidente vantaggio di abbassare sensibilmente il costo dell’impasto e risolvere quindi il problema del costo dell’impasto per la produzione di alti spessori.

Facendo innanzitutto riferimento alle figure da 1A a 1C queste mostrano alcuni esempi di manufatti in gres porcellanato secondo la presente invenzione, in particolare sanpietrini.

Ad esempio la figura 1 mostra un sanpietrino 1 in gres porcellanato utilizzabile come elemento di un lastricato carrabile.

Il sanpietrino 1 presenta una superficie di calpestio 2 ed una superficie di base 3, ed è caratterizzato dal fatto di avere uno spessore medio Sm, misurato tra la superficie di calpestio 2 e la superficie di base 3, che è mediamente maggiore di o uguale a 4.5 cm.

Si fornisce un’indicazione dello spessore medio, visto che le superfici di calpesti e di base possono non essere perfettamente regolari (anche volutamente per dare un aspetto particolare al sanpietrino).

Come già chiarito, vantaggiosamente, un elemento per la realizzazione di lastricati carrabili secondo la presente invenzione, in gres porcellanato, potrebbe comprendere nella sua composizione una percentuale Pc diversa da zero di materiale di recupero proveniente da trattamento di rifiuti.

In particolare, il materiale di recupero potrebbe vantaggiosamente provenire da processi di trattamento di rifiuti urbani e comprendere sostanzialmente le ceneri residue della combustione di tali rifiuti.

Preferibilmente, la percentuale Pc di materiale di recupero, in particolare ceneri, è compresa tra 1% ed il 40% del volume dell’impasto utilizzato per la produzione del gres porcellanato.

Secondo una forma di realizzazione preferita, tale percentuale Pc è compresa tra il 10% ed il 30%, ancora più preferibilmente compresa tra il 15% ed il 25%.

Da un punto di vista geometrico, secondo una possibile forma di realizzazione, un elemento secondo la presente invenzione presenta una superficie di calpestio 2 le cui dimensioni sono circa 10x10 cm.

Tuttavia, è da intendersi che possono essere realizzati con le stesse caratteristiche chimico/fisiche, anche elementi di forma diversa, quali ad esempio pezzi speciali per le pavimentazioni, angoli, ecc.

Ad esempio potranno essere previsti elementi la cui superficie di calpestio (2) ha dimensioni di circa 20x20 cm o 20x40 cm o 40x60 cm.

Ancora, secondo un’ulteriore forma di realizzazione, può essere previsto un elemento la cui superficie di calpestio 2 ha dimensioni di circa 4.5x4.5 cm.

In generale, tutti gli elementi prodotti secondo la presente invenzione, presentano una superficie di base 3, la cui estensione può essere, rispetto a quella della superficie di calpestio 2, in un rapporto variabile tra 0.1 e 1.3, proporzione corrispondente a dimensioni che orientativamente possono variare tra 1x1 cm a 13x13 cm.

Secondo le forme di realizzazioni preferite, un elemento dell’invenzione presenta una forma sostanzialmente a tronco di piramide, di cui la superficie di calpestio 2 ne rappresenta una base maggiore. Quindi, fatta eccezione per alcuni pezzi speciali, in questo caso la superficie di base 3 avrà sempre un’estensione inferiore a quella della superficie di calpestio 2.

Tuttavia, deve essere inteso che la superficie di base 3 potrebbe avere anche estensione pari a zero o quasi, ciò comportando una forma sostanzialmente piramidale.

Infine, come già ricordato, le forme attribuite a tali elementi, non devono essere considerate necessariamente regolari in senso strettamente matematico. Addirittura, scostamenti dalle forme geometriche regolari possono anche essere desiderati ed introdotti volontariamente per conferire ai pezzi un aspetto più ‘artigianale’ e meno ‘di serie’.

Come già specificato, lo spessore medio Sm di tali elementi è maggiore o uguale a 4.5 cm. Tuttavia, forme di realizzazioni preferite di essi, prevedono uno spessore medio Sm maggiore o uguale a 6 cm.

Con riferimento al diagramma di flusso delle figure da 2A a 2C, questo illustra le fasi principali di un processo secondo la presente invenzione.

In particolare, le ceneri provenienti dagli inceneritori prima di essere impiegate devono rimanere nello stoccaggio per almeno 20-30 gg, allo scopo di abbassarne il PH attraverso reazioni di carbonatazione.

A questo punto, le ceneri possono essere eventualmente trattate per essere ridotte di dimensioni, deferrizzate e de-metallizzate.

Benché esistano apparati per trattamenti di questo tipo sulle ceneri, per la realizzazione di questa fase, gli inventori hanno anche ideato e messo a punto un processo ed un apparato di per sé innovativo, che fornisce risultati effettivamente più performanti rispetto alla tecnica nota e che, in generale, potrebbe anche essere utilizzato in altri ambiti, al di fuori della presente invenzione.

Conseguentemente, è stato messo a punto un impianto per l’esecuzione di questo processo di deferrizzazione. Le figure da 3A a 3E si riferiscono all’impianto di demetallizzazione secondo la presente invenzione. Con riferimento a tali figure, gli elementi dell’impianto sono identificati da numeri riportati nella seguente legenda:

Secondo tale processo, le ceneri subiscono due fasi di deferrizzazione.

Una fase di deferrizzazione primaria prevede che Il materiale viene estratto da una tramoggia di ingresso e rilanciato su un nastro 5 dove è montato un potente deferrizzatore a magneti permanenti che separa le parti ferrose più grossolane.

A titolo esemplificativo, per questa fase può essere utilizzato un separatore magnetico a nastro 5 presentante le seguenti caratteristiche:

• Piastra a magneti permanenti in Neodimio (dimensioni 900 x 700 h 180 mm); • Tamburi di diametro 300 mm con albero passante di diametro 50 mm calettato e intercambiabile;

• Interasse tamburi 1.500 mm;

• Tappeto in gomma classe 400, tre tele 4+2 con listelli h=30 mm passo 400; • Potenza installata 2,2 Kw

Il materiale così grossolanamente deferrizzato viene trasportato, tramite un sistema a nastro, ad un vaglio vibrante 7 il quale separa la frazione fine 0÷8 mm dalla frazione grossolana 8÷80 mm.

A titolo esemplificativo, il vaglio vibrante 7 può avere preferibilmente le seguenti caratteristiche:

Piani di vagliatura: due

Dimensioni dei piani di vagliatura: 1.200 x 3.000 mm.

Superficie vagliante di ciascun piano: 3,60 mq

Motorizzazione potenza: 5,5 kw

A questo punto, la frazione grossolana trasferita ad un mulino ad impatto 10 dove viene sottoposta ad una fase di macinazione e subisce una riduzione granulometrica (con un rapporto di riduzione circa 1/6 – 1/8). Il grado di separazione è tanto più efficace quanto più si spinge sulla frantumazione se, l’obiettivo non è quello di riutilizzare l’inerte come MPS (Materia Prima Secondaria), è preferibile una riduzione granulometrica più elevata possibile.

A titolo esemplificativo, il mulino ad impatto può essere un mulino a martelli 10 con le seguenti caratteristiche:

Carcassa in lamiera opportunamente irrigidita

Corazzatura interna in lega al cromo

Martelli in lega al cromo reversibili

Piastre laterali in acciaio

Motorizzazione completa (motore, cinghie, puleggia e carter di protezione) Cassone di scarico rivestito

Bocchetta di alimentazione

Alimentatore vibrante completo di sospensioni

Impianto idraulico per apertura della macchina

Completo di struttura di sostegno

Passerelle laterali complete di mancorrenti

Scala d’accesso

A valle del mulino 10 il materiale frantumato si ricongiunge con la frazione fine precedentemente separata per essere successivamente trattata in una fase di deferrizzazione secondaria.

In questa fase di deferrizzazione secondaria, preferibilmente tramite un alimentatore vibrante 13, il materiale viene alimentato su una coppia di tamburi magnetici 14, 15 ad alta efficienza che eseguono una separazione più spinta della frazione ferrosa.

A titolo esemplificativo, l’alimentatore vibrante 13 può avere le seguenti caratteristiche:

Dimensioni tavola 1.400 x 1.500 mm.

Due vibratori elettromeccanici con masse regolabili

Sospensioni con molle elastiche

Cassa vibrante rivestita in materiale antiusura

Potenza installata 2 x 1,5 kw

Sempre a titolo esemplificativo, i tamburi magnetici 14, 15 possono avere le seguenti caratteristiche:

Diametro 300 mm.

Lunghezza tamburo 1.400 mm.

Costruito con magneti permanenti in Neodimio ad elevata potenza magnetica Struttura rotante in Acciaio Inox AISI 304 con listelli trasversali sulla superficie per distacco ferro

Supporto rotante e supporto fisso per fissaggio

Motore e riduttore

Quindi, a valle dei tamburi magnetici il materiale viene alimentato, preferibilmente tramite un alimentatore vibrante 16 (simile al primo alimentatore vibrante 13), ad un separatore EMC 17 che separa, attraverso un sistema a correnti indotte, le parti di alluminio presenti nel materiale.

A titolo esemplificativo, il separatore ad induzione 17 può presentare le seguenti caratteristiche:

Rotore magnetico: diametro 350 mm. – larghezza utile 1.500 mm. – equilibratura dinamica grado G 0,4 (massimo livello di precisione) – albero passante calettato e sostituibile – magneti speciali in Neodimio bloccati meccanicamente e sigillati dall’ambiente esterno, per una massima sicurezza e per evitare l’ingresso di polvere di ferro ed il conseguente loro danneggiamento – protezione supplementare del rotore magnetico realizzata con cilindro in acciaio inox – cilindro esterno in vetroresina per rotolamento nastro – tecnologia CONCENTRICA - Rullo di traino del nastro: acciaio con tornitura biconica per l’autocentratura del nastro – albero passante calettato e sostituibile

Nastro trasportatore: materiale PVC a due tele antistatico con “Bandebord” per il contenimento dei materiali da trattare

Motorizzazione: per traino rotore magnetico – per traino nastro trasportatore Quadro elettrico: dotato di due inverter per la regolazione della velocità del nastro e del rotore magnetico – sistema di emergenza che in caso di black-out consente di eliminare il materiale presente sul nastro

Le ceneri uscenti dalla fase di pre-trattramento, hanno preferibilmente, secondo la presente invenzione una composizione simile a quella indicata nella seguente Tabella 1.

Tabella 1: Composizione ideale delle ceneri

Preferibilmente, la percentuale Pc di ceneri da utilizzare secondo l’invenzione, è compresa tra 1% ed il 40% del volume dell’impasto utilizzato per la produzione del gres porcellanato.

Benché sia da intendersi che le altre materie prime (oltre alla cenere) utilizzabili per la realizzazione del gres porcellanato secondo la presente invenzione possano essere evidentemente selezionate tra quelle normalmente e tipicamente utilizzate per tale scopo, secondo una forma di realizzazione preferita, possono essere utilizzate materie prime presentanti specifiche caratteristiche fisico/chimiche.

Queste materie prime sono state selezionate, anche tra quelle reperibili in commercio, come dalla Tabella 2 seguente:

Tabella 2: Materie prime

Materia prima Percentuale nell’impasto 1 Caolino BG (Minerali Industriali): 12-15 %

2 MF/TV (Svimisa) 12-15 %

3 Argilla Sigillo (Saxa Gres) 25-45 %

4 Sabbia Sasifo (Sibelco) 10-16 %

5 Sigillo (Argilla plastificante) 6-12 %

Tra parentesi è indicato il produttore del prodotto commerciale, tuttavia è evidente che potranno essere utilizzate materie prime con caratteristiche similari. Le caratteristiche delle materie prime indicate in Tabella 1 sono riportate a seguire.

CAOLINO BG

MF/TV

ARGILLA SIGILLO

SABBIA SASIFO

Tutte le materie prime facenti parte della formulazione vengono dosate nelle proporzioni prefissate e portate, ad esempio attraverso una sequenza di cassoni pesatori che lavorano in continuo, in un reparto macinazione. Qui vengono finemente macinate, con granulometria preferibilmente inferiore a 120 micron.

A tal fine, ad esempio, le materie prime “dure” (ad es. ceneri, sabbia Sasifo, MF/TV) entrano in mulino continuo contenente corpi macinanti quali ciottoli e/o sfere di allumina ad alta densità, dal fondo del quale escono finemente macinate, con granulometria preferibilmente inferiore a 150 micron, preferibilmente inferiore a 120 µm.

Le altre materie prime “tenere” (ad esempio le argille) che non hanno necessità di azione energica, vengono finemente disperse, ad esempio in un mulino pendolare.

A questo punto i due canali di materie prime vanno a riunirsi, formando un’unica miscela di componenti, sempre secondo un dosaggio controllato.

Tale miscela viene quindi omogeneizzata, dopodiché attraverso un’azione di bagnatura in fase di rotazione vengono “granulate” ossia portate a un tasso di umidità tra il 4% ed l’8%, preferibilmente intorno al 6%, e rese tendenzialmente sferiche o granulari per conferire una corretta scorrevolezza, questo ad esempio tramite bagnatura in bentonite dispersa in acqua.

A questo punto l’impasto è pronto per passare alle fasi successive.

L’impasto viene stoccato in silos, dove può riposare e stagionare. L’accumulo nei silos permette inoltre di realizzare un “polmone”, cioè una riserva di materiale sempre disponibile per i successivi stadi del processo.

A seguito di tale stoccaggio, il processo prevede una fase di formazione del manufatto che può seguire due vie diverse: pressatura e estrusione.

La pressatura, eseguita ad esempio con presse SACMI PH 690, consiste nel portare le polveri dell’impasto dentro uno stampo in acciaio temperato dove subiscono una pressatura con un carico compreso tra 100 Kg/cmq e 400 Kg/cmq, preferibilmente tra 130 Kg/cmq e 250 Kg/cmq, che conferisce la forma al pezzo. Ad esempio, per un tipico sanpietrino, ogni pezzo avrà dimensioni di circa 11x11 cm per la sua superficie calpestabile, 8x8 cm per la sua superficie di base, ed uno spessore di circa 7 cm. Nella preparazione del pezzo si tiene conto del ritiro che il manufatto subisce durante la cottura e che quindi il prodotto finale avrà dimensioni circa 10x10 cm per la superficie calpestabile, circa 7x7 cm per la superficie di base e circa 6 cm per lo spessore medio.

Alcune tipologie di prodotto prevedono caratteristiche geometriche e forme complesse, che non li rendono adatti ad una lavorazione per pressatura.

Ad esempio, facendo sempre riferimento al sanpietrino, potranno essere necessari alcuni pezzi specifici (selcio da marciapiede, piastrelle in formato 20x20, 20x40, 40x60, cubetti 4,5x4,5x4,5) per la realizzazione di particolari zone del lastricato.

Per questi pezzi, è preferibile additivare le polveri di impasto prelevate dai silos di stoccaggio, con argille specifiche preventivamente turbo-disciolte, che rendono più plastico l’impasto in modo da poterlo trafilare, ossia forzarlo attraverso una filiera o estrusore dove viene data la forma e la dimensione opportuna al manufatto.

Ad esempio possono essere aggiunte argille plastificanti, quali la stessa SIGILLO o eventualmente altre argille (ad es. ball Clay inglesi) in ragione del 5-12 %.

I principali parametri di estrusione, sono, secondo la presente invenzione, una depressione compresa tra 65 e 71 mm Hg, ed una pressione compresa tra 18 e 21 kg/cmq.

Infatti, per estrudere, si deve aumentare la plasticità o malleabilità dell’impasto (20% di umidità), dopodiché si crea una opportuna depressione per eliminare l’aria e si forza l’impasto, utilizzando una coclea, attraverso una feritoia con la quale il materiale prende la forma desiderata.

Usciti dalla pressa e/o dall’estrusore, i pezzi vengono posizionati su carri costruiti con materiali idonei a sopportare le elevate temperature del forno.

Nell’ambito della presente invenzione, è stato visto che con i forni a rulli monostrato, tradizionalmente utilizzati per la lavorazione del gres porcellanato, non sarebbe stato possibile cuocere a sufficienza i pezzi.

Dunque, secondo la presente invenzione, il processo di cottura avviene preferibilmente in forni a tunnel, del tipo utilizzato per sanitari e prodotti per l’edilizia (mattoni e tegole in laterizio).

Quindi i pezzi, vengono condizionati con umidità inferiore allo 1%, preferibilmente inferiore allo 0,7%, ancora più preferibilmente intorno allo 0,5%, dopodiché entrano in un forno a tunnel dove nel giro di 6/12 ore vengono portati a circa 1150 °C e successivamente riportati a bassa temperatura, tutto secondo una curva di cottura predefinita.

In generale, una curva di cottura secondo la presente invenzione, è tale da consentire un riscaldamento dei pezzi, da una temperatura di ingresso Ti all’ingresso del forno compresa tra 50 °C e 100 °C, fino ad una temperatura massima Tm compresa tra 1.100 °C e 1.300 °C in un tempo di riscaldamento Th compreso tra le 6 e le 10 ore.

Quindi, è previsto un tempo di cottura Tc a questa temperatura massima Tm compreso tra 40 min e 90 min.

Successivamente, i pezzi vengono sottoposti ad un raffreddamento controllato in maniera tale da riportarli ad una temperatura di uscita dal forno Tu compresa tra 100 °C e 200 °C in un tempo di raffreddamento Tl compreso tra 6 ore e 8 ore.

In tutte le fasi è previsto naturalmente un controllo puntuale delle temperature, in maniera tale che la curva di cottura risultante non presenti tratti con andamento particolarmente ripido, e che mantenga il suo andamento sostanzialmente monotono (crescente, costante, decrescente) nelle tre fasi principali (riscaldamento, cottura, raffreddamento).

La figura 4 mostra un esempio preferito di curva di cottura secondo la presente invenzione, in cui, come si evince dal grafico, i parametri sono i seguenti:

Fase di riscaldamento:

Ti: ≈ 70°C;

Tm: ≈ 1.200°C;

Tr: ≈ 9 h;

Fase di cottura:

Tc: ≈ 1h;

Fase di raffreddamento;

Tu: ≈ 120°C;

Ti: ≈ 7h.

Nella figura 4, sono mostrate le curve di temperatura HT in corrispondenza di ciascuna delle termocoppie presenti nel formo. E’ evidentemente da intendersi queste curve HT dovrebbero in principio ed idealmente essere tutte coincidenti tra loro.

La curva in basso LT è la lettura delle temperature sotto il piano del forno, dove ci sono materiali sensibili alle alte temperature e quindi è necessario che in quelle zone la temperatura non si alzi troppo per evitare danneggiamenti.

All’uscita forno può essere vantaggiosamente prevista una fase di selezione per eliminare i pezzi eventualmente difettati.

Infine, i pezzi possono essere imballati prima di essere avviati al magazzino prodotti finiti.

La presente invenzione è stata fin qui descritta con riferimento a sue forme di realizzazione preferite. È da intendersi che ciascuna delle soluzioni tecniche implementate nelle forme di realizzazione preferite qui descritte a titolo esemplificativo, potranno vantaggiosamente essere combinate diversamente tra loro, per dar forma ad altre forme di realizzazione, che afferiscono al medesimo nucleo inventivo e tutte comunque rientranti nell’ambito di protezione delle rivendicazioni qui di seguito riportate.

Claims

RIVENDICAZIONI 1. Processo di pre-trattamento di ceneri residue della combustione di rifiuti urbani da utilizzare come materia prima nella produzione di gres porcellanato, comprendente: una fase di deferrizzazione primaria in cui dette ceneri sono sottoposte all’azione di magneti permanenti per la separazione di frazioni ferrose; una fase di separazione di una frazione fine con granulometria compresa tra 0 mm e 8 mm ed una frazione grossolana con granulometria compresa tra 8 mm e 80 mm; una fase di macinazione di detta frazione grossolana, con un rapporto di riduzione granulometrica compreso tra 1/6 e 1/8; una fase di demetallizzazione tramite un sistema a correnti indotte, per la separazione di frazioni di alluminio.
2. Processo secondo la rivendicazione 1, in cui a valle di detta fase di macinazione, le ceneri vengono alimentate su una coppia di tamburi magnetici ad alta efficienza per una ulteriore separazione della frazione ferrosa.
3. Processo secondo la rivendicazione 1 o 2, comprendente inoltre una fase preliminare di stoccaggio delle ceneri e loro trattamento attraverso reazioni di carbonatazione, preferibilmente di durata pari ad almeno 20-30 giorni, allo scopo di abbassarne il PH.
4. Impianto di pre-trattamento di ceneri residue della combustione di detti rifiuti urbani da utilizzare come materia prima nella produzione di gres porcellanato, comprendente: un deferrizzatore a magneti permanenti (5) per la separazione di frazioni ferrose; un vaglio vibrante (7) per la separazione di una frazione fine con granulometria compresa tra 0 mm e 8 mm ed una frazione grossolana con granulometria compresa tra 8 mm e 80 mm; un mulino ad impatto (10) per la macinazione di detta frazione grossolana, con un rapporto di riduzione granulometrica compreso tra 1/6 e 1/8; un sistema separatore a correnti indotte (17), per la separazione di frazioni di alluminio.
5. Impianto secondo la rivendicazione 4, in cui detto deferrizzatore a magneti permanenti (5) è del tipo a nastro e comprende una piastra a magneti permanenti in Neodimio, di dimensioni pari circa a 900 x 700 x 180 mm.
6. Impianto secondo la rivendicazione 4 o 5, in cui detto vaglio vibrante (7) prevede due piani di vagliatura, ciascuno presentante una superficie vagliante di circa 3,60 mq.
7. Impianto secondo una delle rivendicazioni da 4 a 6, comprendente inoltre una coppia di tamburi magnetici (14, 15) ad alta efficienza per una ulteriore separazione della frazione ferrosa.
8. Impianto secondo la rivendicazione 7, in cui ciascuno di detti tamburi magnetici (14, 15) ha un diametro di circa 300 mm e comprende magneti al Neodimio.
9. Impianto secondo una delle rivendicazioni da 4 a 8, in cui detto separatore a correnti indotte (17) comprende un rotore magnetico di diametro circa 350 mm e magneti in Neodimio sigillati dall’ambiente esterno.