На большинстве цементных заводов для производства клинкера используется искусственная сырьевая смесь карбонатных и глинистых пород. С карбонатными породами в сырьевую смесь вносится в основном окись кальция (в виде карбоната), а с глинистыми - кремнезем, глинозем и окислы железа.
Помимо природных сырьевых материалов для приготовления сырьевых смесей используются побочные продукты и отходы других отраслей производства: доменный шлак, белитовый шлам и др.
Карбонатные породы. В цементной промышленности широко применяют следующие разновидности карбонатных пород:
1. Известняки - породы осадочного происхождения, состоящие главным образом из кальцита обычно с примесью глинистого материала, доломита, кремнезема, окисей железа и др. Известняк с примесью глинистых частиц называется мергелистым, с примесью доломита - доломитизироваиным, с примесью песчаных частиц - песчанистым.
Среди известняков различают: рифовые, сложенные остатками морских колониальных животных или растений; ракушечники, состоящие из битых или целых раковин; органогенно-обломочные, содержащие обломки органических остатков размером 2-0,1 мм; обломочные, состоящие из окатанных карбонатных зерен различного размера.
Окраска известняков в зависимости от содержащихся в них примесей бывает различной -от белой до темно-серой и почти черной.
2. Мел - скрытокристаллическая (пелитоморфная) слабосцементированная разновидность известняков белого цвета. Она состоит обычно почти целиком из микрозернистого порошкообразного кальцита и мельчайших известковых органических остатков.
3. Мергель-карбонатная порода осадочного происхождения, имеющая пелитоморфную структуру и представляющая собой тонкую равномерную смесь мельчайших зерен карбоната и глинистых частиц.
Карбонат в мергелях обычно представлен в основном кальцитом. При повышенном содержании в мергеле доломита он называется доломитизироваиным.
Мергель, состоящий из 75-78% кальцита (42-43,7%СаО) и 18-20% глинистого вещества, при благоприятных значениях величин кремнеземного и глиноземного модулей представляет собой готовую сырьевую смесь для производства цемента такой мергель называется натуралом (или натуральным).
Окраска мергелей обычно серая, зеленоватая, желтоватая.
Глинистые породы. Глинистыми называются горные породы, характеризующиеся значительным содержанием тонких (менее 0,001 мм) фракций, состоящих преимущественно из так называемых глинистых минералов.
Из других минералов в глинистых породах чаще всего встречаются кварц, полевые шпаты, гидроокислы железа, кальцит, гипс, пирит.
Характерной особенностью большинства глинистых пород является их пластичность. По мере увеличения равномерно распределенного карбонатного или песчаного материала глинистые породы могут переходить в карбонатные или песчаные породы (через промежуточные разновидности).
Основные разновидности:
- Глина-осадочная горная порода, обладающая способностью образовывать с водой пластичное тесто, сохраняющее после высыхания приданную ему форму. Глина содержит не менее 50% частиц размером меньше 0,01 мм и в том числе не менее 25-30% частиц меньше 0,001 мм. При заметной на ощупь примеси песка глина называется песчанистой.
- Суглинок-глина, содержащая 30-40% частиц меньше 0,01 мм, в том числе 10-30% частиц меньше 0,001 мм, и одновременно повышенное количество песчаных и пылеватых частиц. Суглинок, переходный по своим свойствам к лессу, называется лессовидным суглинком.
- Лесс - глинистая порода, состоящая в основном из относительно крупных пылеватых частиц размером 0,05-0,01 мм. Для лесса характерна большая пористость (достигающая 40-55%), отсутствие слоистости, сильная известковистость, низкая пластичность.
- Алеврит - рыхлая обломочная порода, состоящая в основном из зерен размером 0,1-0,01 мм, занимающая промежуточное положение между глинистыми и песчаными породами. Сцементированный уплотненный алеврит называется алевролитом.
- Глинистый сланец - метаморфизованная (измененная) твердая камнеподобная сланцеватая глинистая порода.
В цементной промышленности в основном используются глины, суглинки и лессы, а глинистые сланцы и алевролиты применяются только на отдельных цементных заводах.
В отличие от глин, суглинков и лессов глинистые сланцы и алевролиты обычно не распускаются в воде; их нужно подвергать дроблению, что связано с дополнительным расходом электроэнергии на переработку сырья.
Физические свойства глинистых пород в основном зависят от их минералогического и гранулометрического состава. Теоретический расход глинистых пород (в абсолютно сухом состоянии) на 1 т. клинкера при относительно чистых известняках колеблется в пределах 0,28-0,3 т.
Требования к качеству. Как и для карбонатных пород, решающее значение для оценки качества глинистых пород имеет их химический состав.
Требования к гранулометрическому составу сводятся к тому, чтобы количество фракций крупнее 0,2 мм не превышало 5%, а фракций -0,2+0,088 мм -10%.