CARATTERIZZAZIONE DI UN IMPIANTO SPRAY DRYING DA LABORATORIO E RELATIVI ATOMIZZATI: IL CASO TORRECID ITALIA

L’obiettivo del presente elaborato di tesi è quello di caratterizzare un impianto di polverizzazione da laboratorio (atomizzatore), presente all’interno dell’impianto pilota dell’azienda, al fine di capire come i vari parametri regolabili del macchinario possano modificare le caratteristiche del granulato finale di una specifica barbottina a base di allumina. Inoltre, si cercherà di ottimizzare i suddetti parametri, per tentare di raggiungere una determinata granulometria target, in accordo con valori produttivi noti. Questo farà luce anche sulla possibile scalabilità dei risultati ottenuti con un macchinario da impianto pilota, in modo tale da rendere la ricerca e lo sviluppo di nuove formulazioni molto più agevole; il fine ultimo della polvere atomizzata sarebbe quello di creare sfere di allumina adibite alla macinazione di materiali a secco e a umido. Nella pratica, vengono svolte diverse prove preliminari, in cui si atomizzano alcune formulazioni di barbottina, le quali differiscono per modalità di produzione e caratteristiche reologiche, ma non per l’effettiva composizione. Le sospensioni vengono create attraverso processi di macinazione a umido all’interno di mulini, dopo di che si passa al processo di atomizzazione, il quale consente la creazione di un granulato. Successivamente, il granulato viene pressato al fine di creare pastiglie, le quali verranno cotte. Sia sulla barbottina, sia sul granulato che sulle pastiglie crude e cotte verranno effettuate una serie di misurazioni tramite strumenti appositi: la misura più importante, come già detto, è la granulometria della polvere atomizzata. Si vedrà anche l’applicazione del DoE grazie al software Design Expert, in collaborazione con l’Università degli Studi di Modena e Reggio Emilia. Il Design of Experiments è un metodo di pianificazione degli esperimenti, il quale si basa sull’utilizzo dell’analisi statistica effettuata, in particolare, dal software. L’obiettivo è quello di definire le relazioni esistenti tra alcune variabili in input e le caratteristiche finali; quindi, lo scopo del DoE è quello di ottenere modelli previsionali che descrivano le suddette correlazioni. Uno dei maggiori vantaggi del DoE è quello di permettere una drastica riduzione del numero di prove sperimentali necessarie per la caratterizzazione del fenomeno; esso gioca un ruolo molto importante sia nell’ottimizzazione di un processo, sia nella progettazione di nuovi prodotti, poiché può essere utilizzato per sviluppare beni che non risentano delle condizioni esterne e che abbiano, al contempo, ottime prestazioni. Altri vantaggi dell’utilizzo del DoE, oltre alla riduzione delle prove sperimentali, possono essere un uso più efficiente delle risorse a disposizione nel tempo e la possibilità di correlare più parametri variandoli simultaneamente tramite l’analisi statistica computazionale. Lo scopo, quindi, sarà quello di capire se questa metodologia permette di trovare la combinazione di parametri che consenta di raggiungere i risultati desiderati. A prescindere da ciò, ci si aspetta che l’utilizzo del DoE permetta di risparmiare tempo, risorse e materiali; quindi, questo strumento risulta utile all’azienda, la quale può avere l’opportunità di stringere ulteriori collaborazioni con l’Università degli Studi di Modena e Reggio Emilia. Oltre al processo di atomizzazione, il presente elaborato di tesi tratta anche un secondo filone di ricerca, condotto attraverso prove sperimentali con giare da laboratorio. Tale studio indaga l’effetto di singole materie prime in combinazione con allumina a diverse percentuali, necessario per poter intervenire, in futuro, nella formulazione delle sfere macinanti per conferire loro proprietà differenti.