Ўзбекистон республикаси олий ва ўрта махсус таълим вазирлиги тошкент архитектура қурилиш институти

Manufacture of Portland cement 
From the definition of Portland cement given 
above, it can be seen that it is made primarly 
from a calcareous material, such as limestone or 
chalk, and from alumina and silica found as clay 
or shale. Marl, a mixture of calcareous and argillaceous 
materials, is also used. Raw materials for 
the manufacture of Portland cement are found in 
nearly all countries and cement plants operate all 
over the world. 
The process of manufacture of cement consists 
essentially of grinding the raw materials, 
mixing them intimately in certain proportions and 
burning in a large rotary kiln at a temperature of 
up to about 1450 °C when the material sinters and 
partially fuses into balls known as clinker. The 
clinker is cooled and ground to a fine powder, 
with some gypsum added, and the resulting 
product is the commercial Portland cement so 
widely used throughout the world. 
Some details of the manufacture of cement 
will now be given, and these can be best followed 
with reference to the diagrammatic representation 
of the process shown in 
Fig. 1.1
. 

---

128 
 
 

---

129 
Fig. 1.1. Diagrammatic representation of: (
a
) 
the wet process and (
b
) the dry process of 
manufacture of cement 
The mixing and grinding of the raw materials 
can be done either in water or in a dry condition; 
hence the names ‘wet’ and ‘dry’ processes. The 
actual methods of manufacture depend also on 
the hardness of the raw materials used and on 
their moisture content. 
Let us consider first the wet process. When 
chalk is used, it is finely broken up and dispersed 
in water in a washmill; this is a circular pit with 
revolving radial arms carrying rakes which break 
up the lumps of solid matter. The clay is also 
broken up and mixed with water, usually in a similar 
washmill. The two mixtures are now pumped 
so as to mix in predetermined proportions and 
pass through a series of screens. The resulting cement 
slurry flows into storage tanks. 
When limestone is used, it has to be blasted, 
then crushed, usually in two progressively smaller 
crushers, and then fed into a ball mill with 
the clay dispersed in water. There, the comminution 
of the limestone (to the fineness of flour) is 
completed, and the resultant slurry is pumped into 
storage tanks. From here onwards, the process 
is the same regardless of the original nature of the 
raw materials. 
The slurry is a liquid of creamy consistency, 
with a water content of between 35 and 50 per 
cent, and only a small fraction of material – about 
2 per cent – larger than a 90 
μ
m (No. 170 ASTM) 
sieve size. There are usually a number of storage 
tanks in which the slurry is kept, the sedimentation 
of the suspended solids being prevented by 
mechanical stirrers or bubbling by compressed 
air. The lime content of the slurry is governed by 
the proportioning of the original calcareous and 
argillaceous materials, as mentioned earlier. Final 
adjustment in order to achieve the required chemical 
composition can be made by blending slurries 
from different storage tanks, sometimes using 
an elaborate system of blending tanks. Occasionally, 
for example in the world’s northernmost 

---

130 
plant in Norway, the raw material is a rock 
of such composition that it alone is crushed and 
no blending is required. 
Finally, the slurry with the desired lime content 
passes into the rotary kiln. This is a large, 
refractory-lined steel cylinder, up to 8 m (or 26 
ft) in diameter, sometimes as long as 230 m (or 
760 ft), slowly rotating about its axis, which is 
slightly inclined to the horizontal. The slurry is 
fed in at the upper end while pulverized coal is 
blown in by an air blast at the lower end of the 
kiln, where the temperature reaches about 1450 
°C. The coal, which must not have too high an 
ash content, deserves a special mention because 
typically 220 kg (500 lb) of coal is used to make 
one tonne of cement. This is worth bearing in 
mind when considering the price of cement. Oil 
(of the order of 125 litres (33 US gallons) per 
tonne of cement) or natural gas were also used, 
but since the 1980s most oil-fired plants have 
been converted to coal, which is by far the most 
common fuel used in most countries. It is worth 
noting that, because it is burnt in the kiln, coal 
with a high sulfur content can be used without 
harmful emissions. 
The slurry, in its movement down the kiln, encounters 
a progressively higher temperature. At 
first, the water is driven off and CO2 is liberated; 
further on, the dry material undergoes a series of 
chemical reactions until finally, in the hottest part 
Ca(OH)2, some minor components, unhydrated 
cement, and the residue of the water-filled spaces 
in the fresh paste. These voids are called capillary 
pores but, within the gel itself, there exist interstitial 
voids, called gel pores. The nominal diameter 
of gel pores is about 3 nm while capillary pores 
are one or two orders of magnitude larger. There 
are thus, in hydrated paste, two distinct classes of 
pores represented diagrammatically in 
Fig. 1.8
. 

---

131