В. Н. Чубуков дорожно-строительные материалы

Мокрый способ производства клинкера. Этот способ целесообразно применять при использовании мягкого и влажного сырья. Измельчение и смешивание известняка или мела и глины осуществляют в воде. Жидкотекучая масса с влажностью 35–45 % называется шламом.
Глину перерабатывают в водную суспензию в глиноболтушках и подают совместно с дробленным известняком или мелом и корректирующими добавками в шаровую мельницу, где производится смешивание и помол. Далее известняково-глиняный шлам подается в резервуары для хранения.
При комбинированном способе переработка сырья осуществляется по мокрому способу. Перед обжигом шлам обезвоживается центрифугированием, сгущением в циклонах, фильтрацией до влажности 16–18 %, что позволяет уменьшиь расход топлива на 20–30 %.
Обжиг сырьевой смеси при мокром и комбинированных способах производства осуществляется в основном во вращающихся печах. Длина печей 150–230 м, диаметр 5–7 м. Располагаются они с уклоном. Работают по принципу противотока. С верхнего конца поступает шлам. С нижнего подается топливо – газ, мазут или молотый уголь, которые сгорают в виде 20–30 –метрового факела, создавая температуру до 1450 ^оС.
Cырье в печи, которая вращается со скоростью 1–2 об/мин, движется к нижнему концу навстречу горячим газам, проходя зоны с различными температурами. Условно выделяют шесть зон: 1 – испарения, 2 – подогрева и дегидратации, 3 – декарбонизации, 4 – экзотермических реакций, 5 –– спекания, 6 – охлаждения.
В зоне испарения при температуре от 70 до 200 ^оС происходит удаление свободной воды, материал комкуется, а затем распадается на более мелкие частицы.
В зоне подогрева и дегидратации при температуре от 200 до 700 ^оС выгорают органические примеси и начинается дегидратация каолинита Al₂O₃ · 2SiO₂ · 2H₂O и других глинистых минералов. Образуется каолинитовый ангидрид Al₂O₃ · 2SiO₂.
В зоне декарбонизации в интервале температур 900–1200 ^оС происходит диссоциация углекислого кальция CaCO₃ с образованием свободного оксида кальция CaO и продолжается разложение глинистых минералов на оксиды SiO₂, Al₂O₃ и Fe₂O₃. Происходит также образование новых соединений: 2CaO · SiO₂(C₂S), CaO · Al₂O₃(CA) и 2CaO · Fe₂O₃(C₂F).
В зоне экзотермических реакций при температуре 1200–1300 ^оС происходит ускорение реакций в твердом состоянии с выделением теплоты. Материал в основном состоит из C₂S, C₃A, C₄AF и небольшого количества CaO в свободном состоянии.
В зоне спекания при температуре 1350–1450–1300 ^оС образуется 20–30 % расплава. В него вначале переходят C₃A, C₄AF, CaO и MgO, а потом и С₂S. Затем С₂S вступает во взаимодействие с CaO, и образуется основной минерал цементного клинкера C₃S. Он плохо растворяется в расплаве и выделяется в виде кристаллов. При понижении температуры до 1300 ^оС жидкая фаза затвердевает, образуя кристаллы C₃A, C₄AF, и MgO и частично – стекла. Этот процесс продолжается и в следующей зоне.
В зоне охлаждения при температуре 1300–1000 ^оС заканчиваются все процессы и формируется состав клинкера из кристаллов C₃S, C₂S, C₃A, C₄AF, MgO, CaO и стекловидной фазы, состоящей из C₃A и C₄AF.
Затем клинкер охлаждается до температуры 100–200 ^оС и выдерживается на складе около двух недель. Внешне он представляет собой камневидные зерна размером до 40 мм.