IT202000003557A1 - Metodo e impianto per la preparazione di un impasto granulare per la produzione di piastrelle ceramiche - Google Patents

Description

Descrizione

METODO E IMPIANTO PER LA PREPARAZIONE DI UN IMPASTO

GRANULARE PER LA PRODUZIONE DI PIASTRELLE CERAMICHE

Campo tecnico

La presente invenzione ha per oggetto un metodo e un impianto per la preparazione di un impasto granulare per la produzione di piastrelle ceramiche. Arte nota

? nota da tempo l'esigenza di produrre in serie prodotti di materiale ceramico, in particolare prodotti quali piastrelle e simili.

Le piastrelle ceramiche vengono usualmente prodotte con un sistema tecnologico standardizzato, che prevede il dosaggio delle materie prime, in continuo, per miscelare i diversi componenti destinati a fare parte dell?impasto. Si tratta normalmente di materiali con caratteristiche fisiche e reologiche assai diverse: ad esempio materiali plastici, scistosi, fondenti, stabilizzatori, ecc. Ogni componente serve per controllare uno o pi? parametri qualitativi del prodotto, quali la stabilit? in verde, in secco, in cottura, per ottenere la qualit? desiderata delle piastrelle ceramiche cotte, ad esempio resa tangibile dal colore dell?impasto, dalla capacit? di assorbimento dell?acqua, dalla regolarit? dimensionale, dall?assenza di difetti superficiali e da molti altri parametri misurabili.

Il processo produttivo procede poi con la macinazione, a umido o a secco, della miscela di materie prime.

Nel caso della macinazione a secco, le materie prime, miscelate secondo una determinata ricetta, vengono macinate in un mulino a rulli o a martelli, senza aggiunta di acqua. Successivamente, l?impasto macinato viene granulato, ad esempio in un tamburo rotante, aggiungendo, solo in questa fase, una determinata, ma ridotta, quantit? di acqua.

Nel caso della macinazione a umido, invece, le materie prime vengono addizionate con un elevato quantitativo di acqua, solitamente pari al 35% del peso totale, per formare una sospensione acquosa denominata ?barbottina?. La quota d?acqua addizionata alle materie prime solide pu? variare a seconda dell?impasto, ad esempio pu? giungere a oltre il 40%.

La macinazione a umido avviene usualmente mediante mulini continui, in cui la miscela di materie prime ? alimentata in modo continuo, unitamente a una determinata quantit? di acqua, ed esce macinata, con residui compresi tra il 3 e l?8%, al setaccio di 63 micron. Questi valori medi di riferimento, ad esempio, si riferiscono rispettivamente alla produzione di gres porcellanato e di pavimenti in pasta rossa.

La macinazione a umido presenta notevoli vantaggi rispetto alla macinazione a secco. Infatti, essa richiede una manutenzione dell?impianto meno frequente, sfrutta il potere disgregante dell?acqua e, rispetto alla macinazione a secco, offre la possibilit? di setacciare alle granulometrie fini precedentemente citate. Inoltre, l?impasto risultante non ? soggetto alla possibile riclassificazione per differenza di peso specifico delle materie prime nei successivi trasporti.

Inoltre, mentre la macinazione a secco richiede che le materie prime siano selezionate entro uno ristretto numero di materiali, la macinazione a umido consente la pi? ampia scelta di ricette, per ottenere, come descritto in precedenza, il controllo dei vari parametri di processo e il risultato finale desiderato.

Occorre sottolineare che la macinazione non estrema e la miscelazione ottenibile con il procedimento a secco non sono ottimali e che anche il risultato della setacciatura pu? essere problematico. Di conseguenza, anche la greificazione di un prodotto ottenuto con procedimento a secco difficilmente scende sotto al 3%. Pertanto, la macinazione a umido ? in genere preferita, consentendo di ottenere prodotti di elevata qualit? e resistenza. In particolare, con la macinazione a umido si possono ottenere prodotti a ridotta greificazione, anche sotto lo 0,2%, con minimi difetti in superficie, e anche in formati grandi, senza troppe complicazioni del processo produttivo.

Il procedimento a umido, tuttavia, richiede l?estrazione di elevate quantit? di acqua, per riportare l?impasto macinato al tenore di umidit?, usualmente intorno o sotto all?8%, necessario per la formatura delle piastrelle.

Per questo motivo, negli impianti noti, che operano la macinazione a umido, sono impiegate apparecchiature assai ingombranti e operativamente costose, che operano l?estrazione dell?acqua in eccesso. Si tratta degli atomizzatori, che effettuano l?estrazione dell?acqua dalla barbottina, alimentando quest?ultima in pressione, a circa 27 bar, allo stato nebulizzato, in controcorrente con un flusso di aria calda a circa 500?C.

L?atomizzatore presenta notevoli svantaggi economici e ambientali, dovuti all?ingente consumo energetico, di acqua, nonch? alle emissioni di polveri e di CO2.

Innanzitutto, infatti, il processo di essiccazione rapida in controcorrente, realizzato dall?atomizzatore, richiede ingenti volumi di combustibile, normalmente di gas naturale. Si pu? stimare che il costo di tale operazione sia di circa 0,18 ?/m<2>.

Si pu? calcolare che negli impianti ceramici di tipo noto, nel migliore dei casi, i valori di consumo termico siano di circa 440 kcal/kg nel processo di atomizzazione, 90 kcal/kg nel processo di essiccazione dopo la fase di formatura, e di 490 kcal/kg nella fase di cottura. Si considera in tale caso un prodotto medio in cui la barbottina alimentata nell?atomizzatore ha una percentuale di acqua pari al 35% in entrata e in uscita pari all?8%. Al riguardo, si accenna solo al fatto che tenori di umidit? differenti in uscita o in entrata incidono sul consumo di energia termica. Ad esempio, un aumento di acqua nella barbottina in ingresso nell?atomizzatore o una diminuzione del tenore di umidit? nell?impasto in uscita, pari a un punto percentuale, pu? comportare un aumento di circa il 4% del consumo di energia termica.

Inoltre, i consumi effettivi possono oscillare, a seconda dell?efficienza dell?impianto, fino a valori totali, in aumento, anche del 20%.

Prendendo in esame, ad esempio, una linea produttiva di 10.000 m<2>/giorno, per la realizzazione di un prodotto di 21 kg/m<2>, si pu? calcolare che per l?atomizzazione sia necessario consumare 92.400.000 kcal/giorno:

consumo giornaliero energia termica = 440x21x10000= 92.400.000 kcal/giorno Considerando un potere calorifico inferiore di circa 8.400 kcal/Nm<3 >del gas metano, il consumo giornaliero ? dato da:

consumo giornaliero di gas metano = 92400000 ? 8400= 11.000 m<3>

Ad un prezzo medio del gas metano in Italia pari a 0,19 ?/ Nm<3>, si ottiene:

costo gas metano/giorno = 0,19x11.000 = 2.090 euro/giorno Per una produzione di 10.000 m2/giorno, si ottiene dunque un costo pari a 2090 ? 10000 ?0,21?/m2 (costo gas metano giornaliero/m2) Pertanto in un anno, considerando in media 340 giorni lavorativi, il costo totale per <i>l gas metano risulta:

0,21 ? 340 ? 10000 = 714.000,00 ?/anno per ogni 10.000 m<2 >Per un confronto sul calcolo dell?impatto economico dell?impiego dell?atomizzatore nei processi di produzione delle piastrelle, si pu? considerare anche quanto emerge dalla ricerca pubblicata nel 2005 nel report ?Costi per tipologia e ricavi medi nell?industria italiana delle piastrelle di ceramica? da Assopiastrelle, l?Associazione nazionale dei produttori di piastrelle di ceramica e di materiali refrattari. In tale ricerca emerge come nel 2004 il costo dell?energia termica totale nella produzione di porcellanato smaltato, in particolare, ? stato stimato mediamente pari a 0,76 ?/m<2>.

Considerando che in media il 44% dei consumi di energia termica proviene dall?impiego dell?atomizzatore, partendo dal dato di Assopiastrelle, si giunge a una stima del relativo impatto economico pari a circa 0,33 ?/m<2>, quindi ben maggiore rispetto a quella stimata in precedenza.

Poich? la produzione di piastrelle nel comprensorio di Sassuolo ha superato nel 2019 il valore di 440.000.000 m<2>, questo comporta, secondo i dati stimati, un costo di 92.400.000,00 ? annui per l?energia termica impiegata nei soli atomizzatori del comprensorio.

Per quanto riguarda il consumo di acqua, l?impiego degli atomizzatori negli impianti di produzione comporta certamente un elevato costo ecologico.

Infatti, nei processi noti, l?atomizzatore deve estrarre dalla barbottina circa il 27% del tenore iniziale di acqua. L?acqua estratta ? materialmente visibile nei pennacchi bianchi che fuoriescono dalle fabbriche e che testimoniano come essa venga sostanzialmente dispersa nell?ambiente.

Si pu? calcolare che vengono emessi in atmosfera circa 0,45 litri di acqua/kg di impasto, ossia, considerando circa 21 kg impasto/m<2>, ci? equivale a 9,45 litri di acqua/m<2>. In una linea produttiva che produce 10.000 m<2>/giorno, si pu? allora calcolare che vengono emessi, cio? dispersi, 94.500 litri di acqua/giorno, quindi 32.130.000 litri/anno.

Considerando i dati di produzione del comprensorio di Sassuolo nel 2019, gi? citati in precedenza, si pu? allora affermare che il volume di acqua dispersa nell?ambiente dello stesso comprensorio sia:

9,45 ? 400000000 ? 1000 = 3.780.000 m<3 >acqua dispersa/anno Occorre inoltre considerare che dal camino dell?atomizzatore fuoriescono anche polveri, oltre ai fumi di combustione e all?acqua estratta.

Attraverso l?impiego di mezzi di filtraggio adeguati, come i filtri a maniche, ? possibile ridurre i livelli di emissione, ma non oltre i 20 mg/Nm<3>.

Nonostante il valore di emissione possa apparire assai ridotto, in realt?, gli enormi volumi di aria coinvolti, pari ad esempio a circa 140.000 Nm<3>/h in un atomizzatore da 14.000 litri/h, comportano una considerevole immissione in atmosfera di polveri ad alto contenuto di silice, quindi di particelle, come ? noto, assai pericolose per la salute.

Approssimativamente, per un atomizzatore da 14.000 litri/h, si pu? calcolare:

140.000 ? 20 ? 10?6 = 2,8 kg/h circa di polveri. Considerando che un atomizzatore da 14000 litri produce impasto atomizzato per circa 31.000 kg/h, che, a 21 kg/m<2>, corrispondono a 1.470 m<2>/h, 2,8 kg di polveri/h con una produzione di 1.470 m<2>/h sono equivalenti a 0,0019 kg di polvere ogni m<2 >di piastrelle prodotte.

Moltiplicando per la produzione annua del 2019 del comprensorio di Sassuolo, 400.000.000 m<2>, si ottengono 760.000 kg di polveri immesse nell?atmosfera dal solo comprensorio.

Le polveri emesse dalle ceramiche sono in prevalenza silicio, il cui effetto nei polmoni ? noto per essere causa sia di silicosi, che di TBC e di tumori, come emerge anche dallo studio del Servizio Sanitario Nazionale ?Valutazione dell?esposizione a silice libera cristallina in alcuni comparti produttivi in Emilia Romagna sintesi dei risultati / SSN ? 2005?, in cui, in particolare, sono evidenziati gli elevati rischi per i lavoratori del settore produttivo delle piastrelle ceramiche. Oltre ai lavoratori all?interno degli stabilimenti, ? importante considerare l?esposizione della popolazione, e dunque i potenziali impatti negativi sulla salute, dell?immissione di queste polveri nocive in atmosfera.

Infine, ? importante evidenziare come gli impianti produttivi che includono atomizzatori emettano anche elevate quantit? di CO2.

In pratica, si pu? considerare che il comprensorio utilizzi circa 442.000.000 m<3 >di gas; dalla cui combustione si ottengono 1.8 kg di CO<2 >ogni m<3 >di metano. Il calcolo approssimativo di CO2 emesso dagli atomizzatori ? dunque di circa 790.000 tonnellate/anno, pari a circa 2.300 tonnellate al giorno.

Si tratta dunque di emissioni considerevoli, con un impatto negativo sull?ambiente, da non trascurare.

Presentazione dell?invenzione

Il compito della presente invenzione ? quello di risolvere i problemi citati, escogitando un metodo e un impianto per la preparazione di un impasto granulare per la produzione di piastrelle ceramiche che consenta di minimizzare, in particolare, i consumi di energia termica e di acqua.

Nell?ambito di tale compito, ? ulteriore scopo dell?invenzione quello di fornire un metodo e un impianto per la preparazione di un impasto granulare per la produzione di piastrelle ceramiche in grado di minimizzare l?impatto ambientale, in particolare relativamente alla emissione di polveri e di anidride carbonica.

Un altro scopo dell?invenzione ? quello di fornire un metodo e un impianto per la preparazione di un impasto granulare per la produzione di piastrelle ceramiche che siano in grado di massimizzare il risparmio energetico.

Un ulteriore scopo dell?invenzione ? quello di fornire un impianto per la preparazione di un impasto granulare per la produzione di piastrelle ceramiche di ingombro ridotto rispetto agli impianti di tipo noto, di funzionamento sicuramente affidabile, di impiego versatile, nonch? di costo relativamente economico.

Gli scopi citati sono raggiunti, secondo la presente invenzione, dal metodo per la preparazione di un impasto granulare per la produzione di piastrelle ceramiche secondo la rivendicazione 1, nonch? dall?impianto secondo la rivendicazione 7. Il metodo secondo l?invenzione prevede di predisporre almeno una apparecchiatura per la macinazione a umido di materie prime per la preparazione di un impasto granulare, ad esempio un mulino a sfere di tipo noto.

In una prima fase di preparazione viene predisposta, secondo una determinata ricetta, una quantit? dosata di materie prime solide, idonee alla produzione di piastrelle ceramiche.

Il metodo prevede poi di procedere alla macinazione a umido della ricetta, aggiungendo a questa quantit? dosata una determinata percentuale in peso di acqua, in modo da ottenere una barbottina, quindi una sospensione acquosa di particelle dei materiali solidi. Tale percentuale in peso pu? essere ad esempio pari, maggiore o minore del 35%.

Secondo una prerogativa vantaggiosa del metodo, si procede successivamente a separare, dalla barbottina macinata, una quantit? in eccesso di acqua, mediante mezzi di separazione meccanica.

Tali mezzi di separazione meccanica possono comprendere ad esempio una filtropressa o simili mezzi, un mulino a tamburo continuo caricato a sfere di allumina, a secco, alimentato preferibilmente con un flusso di aria calda, che pu? ad esempio provenire da un forno a rulli. Il metodo pu? prevedere, in tale caso, di estrarre, ovvero setacciare, l?impasto essiccato mediante cicloni.

Pi? precisamente, in ogni caso, l?impasto ottenuto mediante la separazione dell?acqua in eccesso, comprende la medesima quantit? dosata di materie solide e una quantit? residua di acqua, ridotta rispetto alla quantit? di acqua presente inizialmente nella barbottina. Preferibilmente tale quantit? residua ? inferiore al 20%, preferibilmente pari o inferiore al 18%.

Secondo un aspetto particolare, il metodo pu? prevedere vantaggiosamente di recuperare, almeno in parte, preferibilmente totalmente, la quantit? in eccesso di acqua separata meccanicamente, mediante un gruppo di recupero idrico, e di riutilizzarla a monte del processo come acqua di macinazione nell?apparecchiatura per la macinazione a umido. Mediante il gruppo di recupero idrico ? cos? possibile recuperare circa il 60% dell?acqua di processo.

Il metodo pu? prevedere preferibilmente di ridurre la dimensione dei materiali che compongono l?impasto ottenuto, sminuzzandolo attraverso un gruppo sminuzzatore. Tale gruppo pu? essere realizzato ad esempio da una sfogliatrice oppure un mulino ad aspi o apparecchiature simili, idonee allo scopo.

Successivamente l?impasto viene essiccato mediante un gruppo di essiccazione, impiegando energia termica recuperata mediante un gruppo di recupero termico configurato per recuperare aria calda prodotta in uscita da un forno di cottura dei prodotti ceramici oppure da un gruppo di cogenerazione, predisposti nello stesso impianto.

Preferibilmente l?energia termica sotto forma di aria calda recuperata dal forno di cottura proviene da zone di raffreddamento del forno di cottura stesso.

Secondo un aspetto particolare, il metodo pu? prevedere di predisporre mezzi ausiliari di alimentazione dell?energia termica, ad esempio un bruciatore in vena in una tubazione del gruppo di recupero termico, per sopperire almeno temporaneamente alla eventuale mancanza di aria calda dovuta a soste produttive del forno o dei forni ad essa collegati, o al temporaneo spegnimento del/dei gruppo/i di cogenerazione.

Preferibilmente il gruppo di essiccazione ? un letto fluido.

Preferibilmente la fase di essiccazione consente di separare una ulteriore quantit? in eccesso di acqua, fino a una quantit? residua finale di circa il 3%.

Vantaggiosamente, secondo un aspetto particolare dell?invenzione, il metodo pu? prevedere di operare, mediante una sezione del gruppo di recupero idrico, il recupero di questa ulteriore quantit? di acqua in eccesso, estraendola, mediante condensazione, durante il processo di essiccazione.

Questa ulteriore quantit? di acqua in eccesso pu? essere riutilizzata per alimentare opportune fasi del metodo, ad esempio la composizione della barbottina, ma anche fasi successive.

Il metodo pu? infatti preferibilmente prevedere di polverizzare, ad esempio mediante un mulino a pioli o mezzi simili, poi di bagnare e rigranulare l?impasto essiccato. In particolare, ? possibile riutilizzare la citata quantit? in eccesso e/o l?ulteriore quantit? in eccesso di acqua per bagnare l?impasto essiccato e polverizzato, nella fase di granulazione.

Tale fase consente di ottenere un impasto granulare idoneo, per forma fisica e tenore di umidit?, al caricamento delle apparecchiature di formatura di tipo noto, quali, ad esempio, le presse per la formatura di piastrelle ceramiche.

Il metodo pu? prevedere infine di stoccare l?impasto granulato in unit? di contenimento, sili ad esempio, per consentirne il successivo utilizzo, secondo fasi operative note nel settore della produzione di piastrelle ceramiche.

In sostanza il metodo presenta il vantaggio di evitare l?impiego di essiccatoi a spruzzo o atomizzatori, per l?estrazione dell?acqua dalla barbottina. Ci? comporta un notevole risparmio nei consumi di risorse energetiche e di acqua.

Infatti, il metodo pu? prevedere una prima estrazione dell?acqua in eccesso, mediante mezzi meccanici di separazione.

Inoltre, secondo l?invenzione, per l?estrazione almeno parziale dell?acqua, il metodo prevede di impiegare energia termica di recupero, prodotta dal forno di cottura delle piastrelle e, in aggiunta o in alternativa, se ad esempio l?impianto non dispone di un forno di cottura, da un gruppo di cogenerazione predisposto nell?impianto.

Ci? consente di ridurre notevolmente il dispendio energetico, oltre che l?impatto ambientale. Infatti, risulta riciclata una considerevole quota dell?acqua di processo, altrimenti dispersa in ambiente, e ridotta l?emissione di polveri che, invece, sono immesse nell?ambiente in quantit? elevate, anche dopo filtraggio, dai camini degli atomizzatori.

In pratica, il metodo consente, quindi, di ridurre l?emissione di polveri ad alto contenuto di silice, estremamente dannose, come ? noto, per l?organismo.

L?impianto secondo l?invenzione, atto ad attuare il metodo anzidetto, comprende almeno una apparecchiatura per la macinazione a umido di una determinata quantit? dosata di materie prime solide, per la produzione di una barbottina, mezzi di separazione meccanica di una quantit? in eccesso di acqua dalla barbottina macinata ad opera dell?apparecchiatura per la macinazione in umido, in modo da ottenere un impasto, almeno un gruppo di essiccazione per essiccare l?impasto, almeno un forno per la cottura dell?impasto essiccato, configurato per produrre in uscita aria calda, e/o un gruppo di cogenerazione, per la produzione di energia termica, un gruppo di recupero termico per recuperare energia termica, almeno parzialmente, dall?aria calda prodotta dal forno di cottura e/o dal gruppo di cogenerazione, e alimentare cos?, almeno parzialmente, il gruppo di essiccazione. I suddetti mezzi di separazione meccanica possono comprendere una filtropressa o un mulino a tamburo continuo o mezzi simili.

L?impianto pu? comprendere utilmente almeno un gruppo di recupero idrico, configurato per recuperare la suddetta quantit? in eccesso di acqua.

Preferibilmente il suddetto gruppo di recupero idrico ? configurato per recuperare, mediante condensazione, una ulteriore quantit? in eccesso di acqua rimossa dall?impasto mediante detto gruppo di essiccazione.

L?impianto pu? comprendere una apparecchiatura bagnatrice/granulatrice, configurata per essere alimentata almeno in parte dal citato gruppo di recupero idrico.

Il citato gruppo di essiccazione pu? comprendere almeno un letto fluido.

L?impianto pu? comprendere ulteriormente un gruppo sminuzzatore per l?impasto separato dalla barbottina, ad esempio una sfogliatrice oppure un mulino ad aspi oppure mezzi simili.

L?impianto anzidetto risulta quindi pi? compatto e relativamente pi? economico di un impianto di tipo noto, per la produzione di piastrelle ceramiche, in cui siano utilizzati atomizzatori.

Inoltre, l?impianto secondo l?invenzione minimizza i consumi di energia termica e l?impatto ambientale, preservando quindi l?ambiente e la salute della popolazione. Breve descrizione dei disegni

I particolari dell?invenzione risulteranno maggiormente evidenti dalla descrizione dettagliata di una forma di attuazione preferita del metodo per la preparazione di un impasto granulare per la produzione di piastrelle ceramiche, illustrato a titolo indicativo nell?unito disegno, in cui:

la figura 1 mostra un diagramma di flusso, rappresentativo delle fasi operative previste dal metodo secondo l?invenzione.

Forme di realizzazione dell?invenzione

Con particolare riferimento alla figura 1, il metodo secondo l?invenzione ? attuabile, ad esempio, da un impianto per la produzione di piastrelle ceramiche comprendente almeno un gruppo di dosatura delle materie prime, almeno una apparecchiatura per la macinazione a umido delle materie prime, per la produzione di una barbottina, mezzi di separazione meccanica dell?acqua dalla barbottina, un gruppo di essiccazione dell?impasto separato dalla barbottina, un gruppo di recupero termico e un forno di cottura dell?impasto essiccato e formato. Il gruppo di dosatura, di tipo noto, ? configurato per dosare, mediante un sistema di pesatura in continuo, le differenti materie prime di una determinata ricetta per la produzione di piastrelle ceramiche. Il gruppo di dosatura consente dunque di ottenere una quantit? dosata di materie prime prestabilite.

L?apparecchiatura per la macinazione a umido, anch?essa nota, pu? essere realizzata da un mulino a sfere, configurato per addizionare alla quantit? dosata di materie prime dosate una determinata percentuale in peso di acqua, in modo da ottenere, in seguito alla macinazione, una sospensione acquosa denominata usualmente ?barbottina?.

I mezzi di separazione meccanica sono invece configurati per separare meccanicamente la parte solida della barbottina da una quantit? in eccesso di acqua, dunque in uscita dall?apparecchiatura di macinazione a umido.

I mezzi di separazione meccanica possono essere realizzati mediante una filtropressa di tipo noto, oppure una apparecchiatura equivalente. In alternativa essi possono essere realizzati mediante un mulino a tamburo in continuo, caricato a sfere di allumina, operante con un flusso di aria calda, preferibilmente proveniente, quale recupero, dal forno di cottura. La polvere essiccata pu? poi essere estratta e/o setacciata mediante cicloni di tipo noto.

I mezzi di separazione meccanica sono in ogni caso configurati per ridurre la barbottina ad un impasto in cui la quota in peso di acqua ? ridotta ad almeno il 18%.

L?impianto pu? comprendere utilmente un gruppo di recupero idrico associabile ai mezzi di separazione meccanica, per il recupero della quantit? di acqua in eccesso, separata dalla barbottina.

L?impianto pu? inoltre comprendere un gruppo sminuzzatore ad esempio realizzato mediante una sfogliatrice, per sminuzzare l?impasto separato dalla barbottina.

Il gruppo sminuzzatore pu? comprendere preferibilmente una sfogliatrice oppure un mulino ad aspi o altre apparecchiature note, idonee allo scopo.

Il gruppo di essiccazione ? preferibilmente realizzato mediante un essiccatoio a letto fluido, di tipo noto, configurato per essiccare l?impasto sminuzzato fino a una percentuale residua di acqua ad esempio non superiore al 4%, preferibilmente pari al 3%. In pratica, nel processo di essiccazione dell?impasto ? possibile separare una ulteriore quantit? in eccesso di acqua, fino al 15% in peso circa.

Il gruppo di essiccazione ? associato vantaggiosamente al citato gruppo di recupero termico, per recuperare, almeno in parte, l?energia termica accumulata nell?aria di raffreddamento in uscita dal forno di cottura.

Il forno di cottura citato ? preferibilmente del tipo noto, a rulli.

In particolare, grazie al gruppo di recupero termico anzidetto ? possibile recuperare, in un forno di cottura da 10.000 m<2>/giorno, circa 1.200.000 kcal/giorno utilizzando l?aria di raffreddamento che, negli impianti noti, invece ? espulsa nell?atmosfera.

Il gruppo di recupero termico pu? recuperare integralmente dal forno di cottura l?energia termica richiesta dal processo secondo l?invenzione.

A scopo prudenziale, ? per? possibile prevedere di associare comunque, al gruppo di essiccazione, mezzi di produzione di energia termica per sopperire ad una eventuale richiesta suppletiva oppure per servire in caso di mancato o incompleto recupero dal forno di cottura.

Il gruppo di recupero idrico citato pu? essere associato al gruppo di essiccazione, per recuperare la suddetta ulteriore quantit? di acqua in eccesso o almeno parte di essa, per un riutilizzo ad esempio nell?apparecchiatura per la macinazione a umido.

L?impianto pu? comprendere inoltre un gruppo per polverizzare l?impasto essiccato e una apparecchiatura bagnatrice/granulatrice, per portare l?impasto polverizzato a una forma fisica idonea alla formatura in apparecchiature note, del tipo delle presse.

Per tale formatura, infatti, sono richieste particolari caratteristiche fisiche, ad esempio di scorrevolezza delle polveri e di umidit?.

Il gruppo di recupero idrico pu? essere associato alla apparecchiatura di bagnatura per fornire l?acqua necessaria al processo.

L?impianto pu? altres? comprendere, nella sezione dedicata alla preparazione, mezzi di contenimento di tipo noto, come i sili, in cui il materiale polverizzato e granulato pu? essere stoccato fino all?utilizzo nel processo produttivo.

Il metodo per la preparazione di un impasto granulato per la produzione di piastrelle ceramiche, secondo l?invenzione, e il funzionamento dell?impianto che lo attua risultano facilmente comprensibili dalla descrizione che precede.

Il metodo secondo l?invenzione prevede di predisporre l?apparecchiatura per la macinazione a umido di materie prime idonee alla preparazione di un impasto granulare.

Viene inoltre predisposto in funzionamento il forno per la cottura di prodotti ceramici.

In una prima fase di preparazione viene predisposta, secondo una determinata ricetta, la quantit? dosata di materie prime solide, idonee alla produzione di piastrelle ceramiche.

Viene allora miscelata e macinata, mediante l?apparecchiatura per la macinazione a umido, la quantit? dosata di materie prime con la determinata percentuale in peso di acqua, in modo da ottenere la barbottina macinata.

Si procede successivamente a separare, dalla barbottina macinata, la quantit? in eccesso di acqua, mediante i mezzi di separazione meccanica, in modo da ottenere l?impasto.

Il metodo pu? prevedere vantaggiosamente di recuperare, almeno in parte, la quantit? in eccesso di acqua separata meccanicamente, mediante il gruppo di recupero idrico, e di riutilizzarla, ad esempio, per la miscelazione della barbottina.

Il metodo pu? prevedere preferibilmente di ridurre la dimensione granulometrica dell?impasto ottenuto, sminuzzandolo attraverso un gruppo sminuzzatore.

Successivamente l?impasto viene essiccato mediante il gruppo di essiccazione, impiegando aria calda recuperata mediante il gruppo di recupero termico configurato per recuperare aria calda prodotta in uscita dal forno di cottura predisposto, preferibilmente proveniente da zone di raffreddamento del forno di cottura.

Il metodo pu? prevedere di operare, mediante il citato gruppo di recupero idrico, il recupero di questa ulteriore quantit? di acqua in eccesso, estraendola, mediante condensazione, durante il processo di essiccazione.

Questa ulteriore quantit? di acqua in eccesso pu? essere riutilizzata per alimentare opportune fasi del metodo, ad esempio per la composizione della barbottina, ma anche per fasi successive.

Il metodo pu? preferibilmente prevedere di polverizzare, bagnare e rigranulare l?impasto essiccato. In particolare, ? possibile riutilizzare la citata quantit? in eccesso e/o l?ulteriore quantit? in eccesso per bagnare l?impasto essiccato e polverizzato, nella fase di granulazione.

Si ottiene cos? un impasto granulare idoneo alla formatura successiva.

Il metodo pu? prevedere infine di stoccare l?impasto granulato in unit? di contenimento, sili ad esempio, per consentirne il successivo utilizzo.

Secondo una ulteriore soluzione, ? possibile prevedere che il metodo sia attuato da un impianto per la produzione di un impasto granulare per la produzione di piastrelle ceramiche, comprendente, in aggiunta o in alternativa a un forno di cottura, un gruppo di cogenerazione, configurato per produrre e recuperare energia termica.

In tale caso, ? possibile prevedere che il gruppo di recupero termico sia alimentato dall?energia termica prodotta dal gruppo di cogenerazione, per operare l?essiccazione dell?impasto.

Per il resto, per quanto applicabile, il metodo non si differenzia da quanto descritto in precedenza.

L?impianto che pu? attuare il metodo secondo tale soluzione alternativa pu? produrre l?impasto essiccato, anche in mancanza di un forno di cottura. Tale soluzione ? assai vantaggiosa, in particolare se il prodotto finale dell?impianto ? l?impasto essiccato.

Per esemplificare i vantaggi del metodo e dell?impianto secondo l?invenzione, si riporta di seguito una tabella, in cui ? illustrato un confronto tra un processo di produzione noto e un processo di produzione in cui ? implementato il metodo secondo l?invenzione.

Il metodo secondo l?invenzione raggiunge pertanto lo scopo di ridurre il consumo termico e l?impatto ambientale del processo produttivo di piastrelle ceramiche. Si osserva inoltre che, a parit? di tutte le altre condizioni, per ogni aumento di 10?C nella temperatura della barbottina, ? possibile risparmiare una ulteriore quota di energia termica pari a 22 kcal/litro di acqua evaporata. Tale valore varia, pi? precisamente, in funzione del contenuto di acqua della barbottina e dell?impasto atomizzato. Esso ? maggiore per barbottine con ridotto tenore di acqua (24kcal/l se nella barbottina ? presente una quantit? di acqua pari al 32%), mentre ? minore per barbottine a elevato tenore di acqua (20 kcal/l se nella barbottina ? presente una quota di acqua pari al 40%).

Inoltre, ? possibile quantificare una variazione nel risparmio di energia termica, secondo l?invenzione, anche in funzione della percentuale di acqua presente nella barbottina, in particolare in funzione di ogni punto percentuale in pi? o in meno di acqua.

Si illustra nel seguito un esempio.

Nel caso di una barbottina con il 35% in peso di acqua, atomizzata al 6%, partendo da 10.000 kg di barbottina, si devono quindi separare 3.500 kg di materiale secco da 3.500 kg di acqua. Al termine del processo di atomizzazione si ottiene dunque un impasto di 6.500 kg di materiale secco e 414,9 kg di acqua. In questo caso occorre consumare energia termica per fare evaporare

3.500 ? 414,9 = 3.085,1 litri di acqua/ 6.500 kg di materiale secco 3.085,1 ? 6.500 ? 10.000 = 4.746,30 litri di acqua per 10.000 kg di materiale secco

Se si considerano invece 10.000 kg di una barbottina al 34% di acqua, da atomizzare al 4%, occorrer? partire da 6.600 kg di materiale secco e 3.400 kg di acqua, per giungere, in seguito all?atomizzazione, a 6.600 kg di materiale secco e 421,3 kg di acqua. In tal caso occorre spendere energia termica per produrre l?evaporazione di 2.987,7 litri per ogni 6.600 kg di materiale secco, equivalenti a 4.513,18 litri di acqua per ogni 10.000 kg di materiale secco.

Pertanto l?estrazione di acqua, nei due casi, ? differente:

4746,30 ? 4513,18 = 233,12 litri

Nel secondo caso, in cui la barbottina ha un punto percentuale in meno di acqua in partenza, la percentuale di acqua da estrarre ? del 4,91% in meno.

Considerando un costo medio del gas combustibile, la variazione nella percentuale di acqua della barbottina, pu? comportare un risparmio nel costo della energia termica tra 25.000 e 30.000 euro/anno, ogni 10.000 kg di materiale secco/h.

Considerando che un atomizzatore di tipo noto gestisce un flusso di 29.470 kg/h in media, la variazione di un punto percentuale, da 35% a 34%, nel tenore di acqua della barbottina, pu? significare, applicando il metodo secondo l?invenzione, un risparmio aggiuntivo di circa 80.000 euro/annuo.

Il metodo per la preparazione di un impasto granulare per la produzione di piastrelle ceramiche secondo la presente invenzione raggiunge pertanto lo scopo di minimizzare, in particolare, i consumi di energia termica e di acqua, massimizzando cos? il risparmio energetico.

Inoltre, il metodo secondo l?invenzione e l?impianto che lo attua sono in grado di minimizzare l?impatto ambientale, in particolare riducendo considerevolmente le emissioni di polveri e di anidride carbonica.

L?impianto descritto a titolo esemplificativo ? suscettibile di numerose modifiche e varianti a seconda delle diverse esigenze.

Nella pratica attuazione del trovato, i materiali impiegati, nonch? la forma e le dimensioni, possono essere qualsiasi a seconda delle esigenze.

Laddove le caratteristiche tecniche menzionate in ogni rivendicazione siano seguite da segni di riferimento, tali segni di riferimento sono stati inclusi al solo scopo di aumentare la comprensione delle rivendicazioni e di conseguenza essi non hanno valore limitativo sullo scopo di ogni elemento identificato a titolo d?esempio da tali segni di riferimento.

Claims (13)

1. Rivendicazioni 1. Metodo per la preparazione di un impasto granulare per la produzione di piastrelle ceramiche, comprendente le seguenti fasi: a. predisporre una quantit? dosata di materie prime solide; b. macinare mediante una apparecchiatura per la macinazione a umido detta quantit? dosata di materie prime solide, aggiungendo ad essa una determinata percentuale in peso di acqua, in modo da ottenere una barbottina; c. separare una quantit? in eccesso di acqua da detta barbottina, mediante mezzi di separazione meccanica, per ottenere un impasto; d. essiccare detto impasto mediante un gruppo di essiccazione, mediante energia termica recuperata mediante un gruppo di recupero termico, configurato per recuperare aria calda prodotta in uscita da un forno di cottura per la produzione di dette piastrelle ceramiche, predisposto in funzione, e, in alternativa o in aggiunta, da un gruppo di cogenerazione predisposto; e. bagnare e rigranulare l?impasto essiccato per ottenere un impasto granulare idoneo alla produzione di piastrelle ceramiche.
2. 2. Metodo secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che comprende l?ulteriore fase di recuperare almeno in parte detta quantit? in eccesso di acqua, impiegandola almeno in parte per la fase di c. miscelare a detta quantit? dosata di materie prime una determinata percentuale in peso di acqua.
3. 3. Metodo secondo una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che prima di operare la fase di d. essiccare, comprende l?ulteriore fase di sminuzzare detto impasto mediante un gruppo sminuzzatore.
4. 4. Metodo secondo una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che successivamente alla fase di d. essiccare comprende la fase di polverizzare detto impasto essiccato.
5. 5. Metodo secondo la rivendicazione 4, caratterizzato dal fatto che detta fase di e. bagnare detto impasto essiccato avviene recuperando, almeno in parte, detta quantit? in eccesso di acqua separata da detta barbottina oppure una ulteriore quantit? in eccesso derivante da detta fase di e. essiccare detto impasto.
6. 6. Metodo secondo la rivendicazione 5, caratterizzato dal fatto che successivamente alla fase rigranulare detto impasto essiccato, comprende l?ulteriore fase di stoccare detto impasto granulare in mezzi di contenimento.
7. 7. Impianto per la preparazione di un impasto granulare per la produzione di piastrelle ceramiche, comprendente almeno una apparecchiatura per la macinazione a umido di una miscela di una determinata quantit? dosata di materie prime solide e di una percentuale in peso di acqua, per ottenere una barbottina, mezzi di separazione meccanica di una quantit? in eccesso di acqua da detta barbottina prodotta da detta apparecchiatura per la macinazione in umido, in modo da ottenere un impasto, almeno un gruppo di essiccazione per essiccare detto impasto, almeno un forno per la cottura di detto impasto essiccato, configurato per produrre in uscita aria calda e/o un gruppo di cogenerazione per la produzione di energia termica, un gruppo di recupero termico per recuperare almeno parzialmente detta aria calda e/o detta energia termica prodotta da detto gruppo di cogenerazione, e alimentare cos?, almeno parzialmente, detto gruppo di essiccazione.
8. 8. Impianto secondo la rivendicazione 7, caratterizzato dal fatto che detti mezzi di separazione meccanica comprendono una filtropressa o un mulino a tamburo continuo o mezzi simili.
9. 9. Impianto secondo la rivendicazione 7 o 8, caratterizzato dal fatto che comprende almeno un gruppo di recupero idrico, configurato per recuperare detta quantit? in eccesso di acqua.
10. 10. Impianto secondo una delle rivendicazioni da 7 a 9, caratterizzato dal fatto che detto gruppo di recupero idrico ? configurato per recuperare, mediante condensazione, una ulteriore quantit? in eccesso di acqua rimossa da detto impasto mediante detto gruppo di essiccazione.
11. 11. Impianto secondo la rivendicazione 9 a 10, caratterizzato dal fatto che comprende una apparecchiatura bagnatrice/granulatrice per detto impasto, configurata per essere alimentata almeno in parte da detto gruppo di recupero idrico.
12. 12. Impianto secondo una delle rivendicazioni da 7 a 11, caratterizzato dal fatto che detto gruppo di essiccazione comprende almeno un letto fluido.
13. 13. Impianto secondo una delle rivendicazioni da 7 a 12, caratterizzato dal fatto che comprende ulteriormente un gruppo sminuzzatore per detto impasto separato da detta barbottina, detto gruppo sminuzzatore comprendendo una sfogliatrice oppure un mulino ad aspi oppure mezzi simili.