1.  Etapy produkcji klinkieru portlandzkiego 

 



 

wydobycie surowców(transport na teren zakładu), 



 

rozdrabnianie(kruszenie), 



 

wstępna homogenizacja(formowanie pryzmy), 



 

korekcja surowca, 



 

homogenizacja,  



 

mielenie i suszenie-(młyny misowo-rolkowe, kulowo-pierścieniowe, walcowo-talerzowe) 



 

spiekanie(piec obrotowy), 



 

chłodzenie(chłodniki), 



 

mielenie klinkieru z gipsem i dodatkami mineralnymi, 

2. 

Surowce do produkcji klinkieru portlandzkiego – charakterystyka, występowanie. 

Do produkcji klinkieru portlandzkiego stosuje się następujące surowce:wapień,wapień 
marglisty,margiel,glina,łupki,w niewielkich ilościach piasek i ruda żelaza,boksyt,żużle 
hutnicze: kawałkowy i granulowany, popioły lotne(głównie z węgla kamiennego), wypałki 
pirytowe, pyły wielkopiecowe.Surowce podstawowe:Wapienie – do nich zalicza się skały 
zawierające nie mniej niż 50% węglanu wapnia. Węglan wapnia występuje zwykle w postaci 
kalcytu lub rzadziej – aragonitu. Margle – są skałami osadowymi stanowiącymi naturalną 
mieszaninę kalcytu i minerałów ilastych. Zawierają wszystkie składniki konieczne do produkcji 
klinkieru portlandzkiego. Gliny – i pochodne im surowce spełniają w przemyśle cementowym 
rolę nośników SiO

2

, Al

2

O

3

, Fe

2

O

3

  żużle, popioły lotne− Dodatki korygujące 

krzemionkowe,Glinonośne Żelazonośne  Mineralizatory 

 

3. 

Czynniki określające narastanie wytrzymałości zaprawy cementowej. 

Przyrost wytrzymałości zaprawy cementowej związany jest z szybkością wiązania i twardnienia takiej 
zaprawy. Czynniki wpływające na te procesy to: 



 

Skład chemiczny i mineralny klinkieru 
Za narastanie wytrzymałości zaprawy mają wpływ produkty hydratacji  alitu i belitu czyli faza CSH i 
CH. Natomiast mały udział w narastaniu wytrzymałości maja fazy C3A oraz C4AF a mianowicie 
produkty Aft i AFm. 



 

Zawartośd i rodzaj regulatora czasu wiązania 



 

Rozdrobnienie cementu (skład ziarnowy)- Ilościowy i jakościowy skład dodatków mineralnych do 
cementu i domieszek, oraz zawartośd powietrza  



 

w/c –warunki panujące podczas sporządzania i przechowywania- wilgotnośd i temperatura 



 

czas dojrzewania  
 

4. 

Wiązanie cementu portlandzkiego – reakcje i czynniki wpływające na proces wiązania; 
oznaczanie konsystencji i czasu wiązania zaczynu; wymagania 

Zachodzą tu reakcje na powierzchni ziaren cementu oraz następuje rozpuszczanie się składników 
cementu w fazie ciekłej, a także niektórych produktów zachodzących reakcji.  
Reakcje krzemianów wapniowych z wodą – reakcje hydrolizy to: 
2C

3

S + 6H 



 C

3

S

2

H

3

 + 3CH 

2C

2

S + 4H 



 C

3

S

2

H

3

 + CH 

Reakcja glinianu z wodą – hydratacja C

3

A 

C

3

A + 6H  C

3

AH

6

   - hydrogarnet 

C

3

AH

6 

+ 3CSH

2

 + 24 H 



 C

3

A3CS32H

2

O –ettringit 

C

3

AH

6 

+ CSH

2

 + 8 H 



 C

3

ACS12H

2

O –monosulfat 

Czynniki wpływające na proces wiązania: 

- skład chemiczny i mineralny -  
- stopieo rozdrobnienia 
- wskaźnik wodno-cementowy W/C 
- temperatura 

Oznaczanie czasu wiązania oraz konsystencji cementu wykonuje się na próbkach  
z zaczynu normowego w aparacie Vicata. Aparat Vicata składa się z metalowego drążka  
o wadze 300 g dającego się przesuwad pionowo bez większego tarcia oraz wyposażenia pomiarowego 
(igła do oznaczania początku wiązania, igła do oznaczania kooca wiązania, trzonek, pierścieo).  
Określenie właściwej konsystencji zaczynu normowego.W celu wykonania badania należy 
sporządzid zaczyn normowy, a następnie wypełnid nim pierścieo Vicata umieszczony na płytce 
szklanej. Drążek opuszcza się do zetknięcia trzonka z powierzchnią zaczynu i zwalnia umożliwiając 
swobodne zagłębienie się   
w zaczynie. Zaczyn cementowy ma właściwą konsystencję jeżeli dno trzonka zatrzyma się w 
odległości 5-7 mm od powierzchni płytki szklanej. 
Oznaczenie początku wiązania. 
Aparat Vicata wyposaża się w dodatkowy ciężarek, pierścieo wypełnia się sporządzonym zaczynem 
normowym, przy czym czas dodania do cementu właściwej ilości wody notuje się. Drążek ustawia się 
w takim położeniu, aby koniec igły dotykał powierzchni zaczynu  
i opuszcza się swobodnie do zaczynu w odstępach 5 min. Początek wiązania cementu określa się 
czasem jaki upłynął  od dodania do cementu właściwej ilości wody do pomiaru, w którym swobodnie 
opadająca igła zanurzy się w zaczynie na głębokośd 2-4 mm od płytki szklanej.  
Oznaczenie kooca wiązania cementu.  

Koniec  wiązania  cementu  określa  się  czasem,  jaki  upłynął  od  wymieszania  cementu  
z  właściwą  ilością  wody  do  pomiaru,  w  którym  igła  zagłębiła  się  nie  więcej  niż  1  mm  pod 
powierzchnię zaczynu.   
 

5. 

Młyn kulowy – zasada działania, wyposażenie i jego funkcje, wady i zalety 

Zasada działania 
Pod wpływem działania sił odśrodkowych w wyniku obrotów bębna, unoszone są elementy mielące 

(mielniki)  wraz  z  materiałem  mielonym  (mieliwo)  na  określoną  wysokośd.  Mielniki  w  wyniku  pracy 

młyna opadają lub zsuwają się po materiale mielonym rozdrabniając go przez udar lub ścieranie. 

Wyposażenie i jego funkcje 

Młyny  są  stosowane  do  suchego  przemiału  materiału  i  pracują  jako  urządzenia  susząco-mielące  w 

obiegu zamkniętym. Wyróżniamy młyny kulowe jednokomorowe lub wielokomorowe.  

 

Wyróżnia się dwa rodzaje młynów: 

  z  obiegiem  zamkniętym  pneumatycznie  –  zazwyczaj  młyny  1-  lub  2–komorowe;  przerabiany 

materiał może byd wilgotny; większe jednostkowe zużycie gazów (suszenie surowca + transport 

surowca do urządzeo separacyjnych); większe zużycie energii o 10-12% w stosunku do metody z 

obiegiem zamkniętym mechanicznie; materiał po rozdrobnieniu wędruje do separatora wraz ze 

strumieniem gazu a nadziarno powraca do młyna; temperatura mieszaniny gazów (spalinowych i 

powietrza)  opuszczających  młyn  jest  wyższa  od  80°C.  Wydajnośd  młyna  zależy  od:  mielności 

nadawy, uziarnienia nadawy i produktu, wilgotności nadawy. 

  z  obiegiem  zamkniętym  mechanicznie  –  młyny  tego  typu  zawierają  komorę  suszącą,  która  jest 

wyposażona  w  urządzenia  podnoszące  materiał  (jest  to  związane  z  wykorzystaniem  mniejszej 

ilości powietrza co wymusza zastosowanie takiej komory w celu poprawy efektywności suszenia); 

gdy  suszony  jest  drobny  materiał  można  prowadzid  proces  suszenia  w  przewodzie 

doprowadzającym do cyklonu lub w separatorze. 

Zalety stosowania młynów kulowych: 

  stosunkowo dobra wydajnośd (ilośd oraz jakośd rozdrabnianego materiału) 

  prosta konstrukcja 

  możliwośd rozdrabniania różnych rodzajów surowców (np. klinkier, margiel, dolomit) 

Wady stosowania młynów kulowych: 

  hałaśliwa praca urządzenia 

  koniecznośd częstej wymiany lub dosypywania mielników  

  koniecznośd wymiany pancernej wykładziny młyna, która ulega zużyciu 

  pobór dużej ilości energii podczas pracy młyna (masa wykładziny pancernej oraz „wsadu” mają 

swoje przełożenie na pracę silnika urządzenia) 

6. 

Młyny pionowe średniobieżne- zasady działania, konstrukcja, zalety. 

Młyny  średniobieżne  rozdrabniają  materiał  przez  miażdżenie  pomiędzy  elementami  mielącymi 

(pierścieniami  i  kulami,  misą  i  rolkami  lub  talerzem  i  rolkami).Budowa  młyna  pierścieniowo-

kulowego:1dolny  pierścieo  miażdżący  2górny  pierścieo  miażdżący  3kula  (D=750 mm;  g=150 mm) 

4docisk (w tym przypadku sprężyny) 5rura zasypowa węgla 6stożek zasypowy węgla 7wał napędowy 

z jarzmem 8kanał wylotowy mieszaniny pyłowo-powietrznej 9separator 10silnik Młyn pierścieniowo-

kulowy  obraca  się  z  prędkością  30÷400 

obr

/

min

.  Ilośd  kul  w  młynie  wynosi  9÷11.  Do  zalet  tego  typu 

młynów  zaliczamy:  brak  ułożyskowania  elementów  mielących,  możliwośd  pracy  młyna  w  pod-  i 

nadciśnieniu,  do  komory  przekładni  doprowadzane  jest  powietrze  uszczelniające  w  dużym 

nadciśnieniu (do 20 kPa) co zapobiega przedostawaniu się pyłu do przekładni. Młyn misowo-rolkowy 

składa  się  z  misy  do  której  dociskane  są  ułożyskowane  rolki.  Instaluje  się  trzy  elementy  zespołu 

rolkowego (rolek) rozmieszczonych co 120 º. Mielenie odbywa się przez miażdżenie węgla pomiędzy 

kulą a bieżnią w pierścieniu mielącym lub rolką a misą.  Rozdrabnianie materiału zachodzi w wyniku 

naprężeo  ściskających  i  ścinających  występujących  w  łożu  mielącym,  między  rolkami  a  talerzem 

mielącym, który jest napędzany silnikiem za pomocą przekładni. Między talerzem mielącym a ścianą 

młyna, znajduje się pierścieniowy układ dysz, służący do podawania powietrza lub gorących gazów do 

przestrzeni  wewnętrznej  młyna.  W  wyniku  tego  powstaje  wrząca  warstwa,  która  razem  z  ruchem 

talerza  mielącego  dostarcza  w  sposób  ciągły  materiał  pod  rolki  mielące.  Poza  tym  w  przypadku 

wprowadzenia gorących gazów zachodzi równoczesne suszenie mielonego materiału.  

7. 

Rodzaje cementów powszechnego użytku wg PN-EN. 

CEM I - cement portlandzki zawierający tylko klinkier (nie mniej niż 95%) 

CEM II  -  cement  portlandzki żużlowy, krzemionkowy, pucolanowy, popiołowy, łupkowy, wapienny 
zawierający nie mniej niż 65% klinkieru 

CEM III - cement hutniczy zawierający od 36 do 95% żużla 

CEM  IV  -  cement  pucolanowy  zawierający  id  11  do  55%  mieszanego  materiału  o  charakterze 
pucolanowym 

CEM V - cement wieloskładnikowy zawierający od 20 do 64% klinkieru, od 18 do 50% żużla i resztę 
materiału pucolanowego 

C p żużlowy - CEM II/A-S (6-20%) 

 

 

C p żużlowy - CEM II/B-S (21-35%) 

C p krzemionkowy - CEM II/A-D (6-10%)  

 

C p pucolanowy - CEM II/A-P (6-20%) 

C p pucolanowy - CEM II/B-P (21-35%)   

 

C p pucolanowy - CEM II/A-Q (6-20%) 

C p pucolanowy - CEM II/B-Q (21-35%)   

 

C p popiołowy - CEM II/A-V (6-20%) 

C p popiołowy - CEM II/B-V (21-35%) 

 

 

 C p popiołowy - CEM II/A-W (6-20%) 

C p popiołowy - CEM II/B-W (21-35%)   

 

C p łupkowy - CEM II/A-T (6-20%) 

C p łupkowy - CEM II/B-T (21-35%) 

 

 

C p wapienny - CEM II/A-L (6-20%) 

C p wapienny - CEM II/B-L (21-35%) 

 

 

C p wapienny - CEM II/A-LL (6-20%) 

C p wapienny - CEM II/B-LL (21-35%) 

 

 

C p wieloskładnikow - CEM II/A-M (6-20%) 

C p wieloskładniko - CEM II/B-M (21-35%) 

 

Cement hutniczy - CEM III/A (36-65%) 

Cement hutniczy - CEM III/B (66-80%)   

 

Cement hutniczy - CEM III/C (81-95%) 

Cement pucolanowy - CEM IV/A (11-35%) 

 

Cement pucolanowy – CEM IV/B (36-55%) 

Cement wieloskładnik - CEM V/A (18-30%) 

 

Cement wieloskładnik - CEM V/B (31-50%) 

8. 

Sklasyfikowad, wymienid i zdefiniowad składniki cementów powszechnego użytku. 

W skład cementu mogą wchodzid: 
składniki główne-  specjalnie wybrany materiał nieorganiczny, którego udział w stosunku do sumy 
masy wszystkich składników głównych u składników drugorzędnych przekracza 5%. 

składniki drugorzędne – specjalnie wybrany materiał nieorganiczny, którego udział w stosunku do 
sumy wszystkich składników głównych i składników drugorzędnych NIE przekracza 5%. 

 siarczan wapnia - gips (dwuwodny siarczan wapnia, CaSO

4

* 2H

2

O), półhydrat (CaSO

4

*1/ 2H

2

O) lub 

anhydryt (bezwodny siarczan wapnia, CaSO

4

), lub jako ich mieszanina.  

 dodatki -  składniki cementu nie objęte terminami nie podanymi wyżej, stosowane w celu poprawy 
wytwarzania llub właściwości cementu. Całkowita ilośd dodatków nie powinna przekraczad 1% masy 
cementu. 

Składniki główne: 

Klinkier portlandzki (K) - materiał hydrauliczny składający się z krzemianów wapnia (3CaO*SiO

2

, 

2CaO*SiO

2

) oraz glinianów i glinianożelazianów wapniowych (3CaO*Al

2

O

3

, 4CaO*Al

2

O

3

*Fe

2

O

3

). 

Wytwarzany jest przez spiekanie surowców zawierających tlenek wapnia, dwutlenek krzemu, tlenek 
glinu, tlenek żelaza i niewielkie ilości innych materiałów. 



 

Granulowany żużel wielkopiecowy  (S)  



 

pucoIana naturalna (P) -    



 

pucolana naturalna wypalana (Q) –  



 

Popioły lotne: krzemionkowy(V),wapienny( W) 



 

Łupek palony (T)   



 

Wapieo (kamieo wapienny) (L, LL)  



 

Pył krzemionkowy (D) 

9. 

Reakcje zachodzące w mieszaninie surowcowej do produkcji klinkieru portlandzkiego; rola 
fazy ciekłej i składników ubocznych 

Zestaw surowcowy do produkcji klinkieru portlandzkiego składa się z wapienia, marglu, gliny i 

niewielkiego  dodatku  związków  żelaza.  Mieszanina  surowców  przechodzi  podczas  procesu 
klinkieryzacji w wyniku skomplikowanego szeregu reakcji, w klinkier zawierający od 55-65% C

3

S, 15-

25%  C

2

S,  C

3

A  oraz  8-12  %  fazy  glinożelazianowej  C

4

AF

.   

Proces  klinkieryzacji  zależny  jest  od  składu 

mineralnego surowców, ich rozdrobnienia i jednorodności zestawu surowcowego.  

Etapy syntezy klinkieru:

 

- dehydratacja, dehydroksyklacja 

- dekarbonizacja 

- synteza w fazie stałej produktów przejściowych i koocowych 

- spiekanie z udziałem fazy ciekłej 

- krystalizacja ze stopu podczas chłodzenia 

Kolejnośd powstawania i zakresy trwałości poszczególnych faz 

 • < 800 

o

C   CA, C2F, C2S 

 •  800- 900 

o

C   C12A7 w reakcji weglanu i CA 

 •  900- 1000 

o

C  przejściowo C2AS max zawartośd CaOw powstaje C4AF i C3A 

 •  1100- 1200 

o

C  max zawartośd  C2S dalej jest C3A i C4AF 

 •  1260

o

C    faza ciekła  

 •  1250- 1450 

o

C    C2S + CaOw → C3S 

Składniki akcesoryczne    

- obniżenie temp. Powstawania fazy ciekłej  

- zmiana lepkości i napięcia powrzch.fazy ciekłej,  

- tworzenie zarodków krystalizacji, 

- tworzenie nowych połączeo  przejściowych i nowych faz, 

-  tworzenie  roztworów  stałych  z  zaburzeniem  struktury  klinkieru  głownei  co  do  wielkości  i 

struktury kryształów alitu,<>Mineralizatory 

Rola fazy ciekłej: 

Faza  ciekła , jej skład chemiczny i właściwości fizyczne, a przede wszystkim lepkośd i napięcie 

powierzchniowe,  mają  duże  znaczenie  w  procesach  przemysłowych,  ponieważ  alit  krystalizuje  z  tej 
fazy. W fazie ciekłej rozpuszczają się tlenek wapnia i krzemian dwuwapniowy, w wyniku czego stop 
staje  się  przesycony  w  stosunku  do  C

3

S.  Krystalizacja  alitu  rozpoczyna  się  w  temp.  Ok  1300ºC,a  

większośd tej fazy powstaje w temp .1450 ºC. Pierwsze porcje pojawiającej się fazy ciekłej w niższych 
temperaturach przyspieszają przebieg reakcji, zwiększając o kilka rzędów wielkości szybkości dyfuzji ( 
faza  ciekła  z  eutektyków  lokalnych,  przyspiesza  proces  rozkładu  węglanu  wapnia  I  reakcje  tlenku 
wapnia  z  krzemionką).  Większe  ilości  fazy  ciekłej  zaczynają  się  pojawiad  w  temp.  Ok.  1200ºC  i  są 
związane  z  powstaniem  eutektyku    CF-CF

2  . 

Zwartośd  klinkierowej  fazy  ciekłej  rośnie  wraz  z 

temperaturą, a jej lepkośd maleje. 

10. 

Zmiany objętości zaczynu cementowego i ich badanie 

Hydratyzujący 

zaczyn 

zmienia 

nieznacznie 

swoją 

objętośd 

w 

sposób 

odwracalny  

lub nieodwracalny.  

  skurcz  chemiczny  -  w  początkowym  okresie  wiązania  cementu;  objawia  się  zmniejszeniem 

objętości produktów w porównaniu z objętością substratów; 

  skurcz plastyczny – wywołany jest procesem wysychania; w skutek postępującego wiązania 

wody  w  produktach  hydratacji  powstają  pory  powietrzne  o  mniejszej  objętości; 

nieodwracalny  skurcz  stwardniałego  materiału;  prowadzi  do  powstania  naprężeo  w  

materiale, co może wywoład mikrospękania; 

  skurcz  termiczny  –  związany  z  utratą  ciepła  przez  zaczyn,  który  nagrzał  się  w  skutek 

wydzielenia ciepła uwodnienia poszczególnych faz w stadium początkowym hydratacji. 

 

Mechanizm skurczu obejmuje: 

  zjawiska zachodzące w żelowej fazie C-S-H (zmiany strukturalne); 

  zjawiska związane z obecnością wody (utrata wodny w wyniku odparowania i sorpcji w otoczeniu 

wilgotnym) i porów w zaczynie; 

Badanie zmian objętości zaczynu – metoda przyśpieszona zgodna z PN-EN 196-3 

Przyśpieszenie  procesów  zachodzących  w  zaczynie  w  skutek  gotowania  zaczynu  normowego,  który 

jest 

umieszczony 

w 

pierścieniu 

Le 

Chateliera. 

Zaczyn 

jest 

poddany 

dojrzewaniu  

w warunkach pełnej wilgotności. Zmiana rozstawu kooców igieł przyrządu nie może przekroczyd 10 

mm – jest to zgodne z normą PN-EN 197-1 i dotyczy wszystkich cementów powszechnego użytku. 

11. 

Skład chemiczny klinkieru portlandzkiego, składniki akcesoryczne 

Surowcami do produkcji klinkieru portlandzkiego są materiały zapewniające uzyskanie namiaru 
surowcowego o odpowiednich relacjach między CaO,SiO

2

,Al

2

O

3

 i Fe

2

O

3

. Jest to kryterium 

podstawowe lecz nie wystarczające, ponieważ surowce powinny się charakteryzowad się także 
ograniczoną zawartością składników nieporządanych takich jak: MgO, P

2

O

5

, K

2

O, Na

2

O, SO

3

, związki 

zawierające chlor, kwarc, a także buły krzemienne i otoczaki. 

Klinkier portlandzki stanowiący półprodukt w procesie wytwarzania cementów powszechnego 
użytku, jest materiałem hydraulicznym składającym się głównie z krzemianów wapnia C

3

S i C

2

S oraz 

glinianów i glinożelazianów C

3

A i C

4

AF. Skład chemiczny klinkieru portlandzkiego określa się podając 

zwartośd tlenków poszczególnych pierwiastków tworzących minerały klinkierowe. Wyróżniamy trzy 
zasadnicze grupy tlenków: 

1.  Podstawowe, 
2.  Domieszki, 
3.  Ślady. 

Kryterium tego podziału jest udział poszczególnych tlenków w klinkierze. Domieszki i ślady określa się 
wspólnym mianem tlenków akcesorycznych. 

Tlenki podstawowe ( CaO: 63 – 67% , SiO

2

: 21 – 24%, Al

2

O

3

:4 – 7%, Fe

2

O

3

: 2 – 4%) stanowią 95 – 98% 

masy klinkieru. Ponadto zawartośd MgO w klinkierze nie powinna przekraczad 5% jego masy. 

Jako domieszki w klinkierze zostały sklasyfikowane tlenki, których zawartośd w klinkierze waha się w 
granicach 0,1 – 3,0%, Są to przede wszystkim K

2

O, Na

2

O i SO

3

 oraz występujące najczęściej w ilościach 

poniżej 0,2 – 0,3%: TiO

2

, Mn

2

O

3 

i P

2

O

5.

 

Stwierdzono, ze działanie składników akcesorycznych na proces klinkieryzacji sprowadza się do 
następujących czynników: zdefektowaniem struktury faz klinkierowych w wyniku powstawania 
roztworów stałych, sprzyjających przyspieszeniu reakcji tych z wodą ( centra aktywne), zmianę 
wielkości i pokroju faz klinkierowych, stabilizacja w temperaturze pokojowej bardziej reaktywnych 
odmian polimorficznych faz klinkierowych różniących się właściwościami hydraulicznymi, ujawniającą 
się w procesie hydratacji zmianę składu fazy ciekłej zaczynu i/lub wytrącaniem otoczek związków 
trudno rozpuszczalnych na hydratyzujących ziarnach cementu ( najczęściej wodorotlenków i 
zasadowych soli kompleksowych w przypadku połączenia metali). 

12. 

Budowa stwardniałego zaczynu cementowego; matryca, pory, faza ciekła 

 

Stwardniały  zaczyn  cementowy  tworzy  około  20  %  wodorotlenku  wapnia  (portlandytu),  który  jest 
produktem  hydratacji  fazy  C

2

S  i  C

3

S.    Ilośd  wodorotlenku  wapnia  jaki  powstaje  w  trakcie  hydratacji 

alitu  jest  znacznie  wyższa  niż  w  przypadku  hydratacji  belitu.  W  Stwardniałym  zaczynie  występują 
również fazy  ettringitu i monosiarczanoglinianu wapnia- oznaczane jako fazy Aft i AFm.  

W  stwardniałym  zaczynie  cementu  portlandzkiego  największy  udział  ma  faza  CSH  ok.70%  , 

która  wypełnia  przestrzeo  pomiędzy  poszczególnymi  produktami  i  „łączy”  całą  strukturę  w  całośd  . 

Faza  CSH  nazywana  też  uwodnionymi  krzemianami  wapnia.  Faza  CSH  ma  ogromne  znaczenie  dla 

właściwości  zaczynów  cementowych  jak  i  wytrzymałości  uzyskiwanych  podczas  wiązania.  Podczas 

badao  dyfraktogramów  rentgenowskich  C-S-H  stwierdzono,  że  jest  ona  bardzo  podobna  do 

dyfraktgramu  struktury  tobermorytu.  Struktura  żelu  jest  jednak  bardzo  różna  w  zależności  od 

stężenia jonów  wapnia w fazie ciekłej podczas hydratacji  cementu. Dużym wahaniom ulega przede 

wszystkim  stosunek  molowy  C/S.  Badając  zmiany  tego  stosunku  w  odniesieniu  do  stężenia  jonów 

wapnia w fazie ciekłej, Taylor zaproponował podział na C-S-H (I) i C-S-H (II). Pierwszy ma stosunek C/S 

poniżej  1,5,  drugi  natomiast  powyżej  1,5.  Podczas  obserwacji  pod  mikroskopem  skaningowym 

zauważona,  że  C-S-H  (I)  ma  strukturę  poskręcanej  folii  zwaną  „plastrem  pszczelim”,  C-S-H  (II) 

natomiast tworzy włókniste kryształy.  

13. 

Homogenizacja  wstępna  surowców  w  przemyśle  cementowym,  homogenizacja  mąki 
surowcowej. 

Porcje poprzeczne muszą przecinad wszystkie warstwy materiału. Najbardziej rozpowszechnione są 2 
metody formowania pryzmy:-Chevron- usypywanie zwału wzdłuż jego podłużnej osi w pryzmę 
składającą się daszkowatych, dwuspadowych warstw. Metoda ta daje dobre wyniki w przypadku 
materiału o drobnym uziarnieniu.-Windrow- usypywanie zwału rzędami układanymi w warstwy 
poziome, jedna na drugiej, co ogranicza rozwarstwienie materiału. Wyróżniamy również:-system 
horyzontalny-system cienkich warstw poziomych układanych na całej szerokości pryzmy.-system 

warstwy-usypywanie zwału rzędami daszkowymi jednospadowymi o zrastającej wysokości-system 
stożkowy-usypywanie warstw w kształcie stożka 
metody:-korekcja mieszana-uzyskanie dwóch zestawów „za wysokiego” i „za niskiego” kierowanych 
do oddzielnych zbiorników. Po dokonaniu analizy tych próbek pobieranych za młynem, wprowadza 
się je w odpowiednich proporcjach do silosu, w którym po wymieszaniu uzyskuje się gotowy namiar 
-korekcja całkująca- polega na ciągłym analizowaniu próbek za młynem, gromadzonych w formie 
średnich prób godzinowych. Te średnie ważone analizy partii są podstawą regulacji urządzeo 
dozujących surowce do młyna tak aby następna partia wyrównywała odchylenie pierwszej a każda 
następna wszystkich poprzednich.  
Cztery zasadnicze systemy homogenizacji:-periodyczny, porcjowy- polega na napełnieniu zbiornika 
homogenizacyjnego mąką o takim składzie, aby po wymieszaniu otrzymad skład zadany, po 
uśrednieniu zsypuje się mąkę do zbiornika zapasu-szeregowy- polega na ciągłym przesypywaniu mąk 
kolejno do dwóch (lub 3)zbiorników homogenizacji następnie do silosu-ciągły- w komorach 
mieszanie, zwykle dwóch 
-grawitacyjny- bez mieszania pneumatycznego oparty na tym, że słabo napowietrzona mąka wypływa 
ze zbiornika z utworzeniem stożkowatego leja. Najpierw wypływają warstwy górne. Do zbiornika 
doprowadza się niewielką ilośd powietrza , tylko w czasie opróżniania. 

14. 

Piec obrotowy: jak funkcjonuje? Strefy, ruch, kontrola pracy 

 
Piec obrotowy składa się ze stalowej rury o stosunku długości do średnicy między 10:1 i 38:1. 
Rura podparta jest na dwóch do siedmiu zespołach rolek nośnych (lub więcej), ma pochylenie 
od 2,5 do 4,5%, a napęd obraca piec wokół osi z prędkością od 0,5 do 4,5 obr/min. Pochylenie 
rury w połączeniu z obrotami powoduje powolny transport materiału wzdłuż pieca. W celu 
ochrony przed działaniem bardzo wysokich temperatur wnętrze całego pieca wykładane jest 
ogniotrwałą cegłą (wymurówką). Wszystkie piece długie i niektóre krótkie wyposażone są w 
elementy wewnętrzne (strefy łaocuchowe, krzyżaki, podnośniki), poprawiające wymianę ciepła. 

Strefy pieca: 

1) 

 Strefa suszenia  

 

 

 

 

Temperatura do 100°C 

2) 

 Strefa podgrzewania i rozkładu minerałów ilastych 

100 - 600°C 

3)  

Strefa kalcynacji (rozkładu węglanów)   

 

800 - 1250°C 

4) 

 Strefa spiekania 

 

 

 

 

1250 - 1450 - 1250°C 

5)  

Strefa chłodzenia (od kooca strefy spiekania do wylotu  1250 - 800°C 

 

klinkieru z pieca do chłodnika   

 

Opalanie pieców 
Paliwo  podawane  przez  główny  palnik  tworzy  główny  płomieo  o  temperaturze  około  2000  °C.Dla 
potrzeb  optymalizacji  procesu  płomieo  musi  byd  regulowany  w  wymaganym  zakresie. 
Wnowoczesnych 

palnikach, 

przy 

opalaniu 

pośrednim, 

płomieo 

jest 

kształtowany 

i 

regulowanypowietrzem 

pierwotnym 

(stanowiącym 

10-15% 

całkowitego 

powietrza 

spalania).Potencjalnymi punktami podawania paliwa do linii piecowej są: 
 



 

główny palnik umieszczony w głowicy pieca, 



 

rynna zsypowa w komorze wlotowej pieca (paliwo kawałkowe), 



 

palniki wtórne (dopalacze) do przewodu wzniosowego, 



 

palniki prekalcynacji do prekalcynatora, 



 

rynna zsypowa do prekalcynatora (paliwo kawałkowe), 



 

śluza w części środkowej pieca dla pieców długich metody suchej lub mokrej (paliwo 

 

kawałkowe). 

15. 

Dekarbonizacja wstępna: przesłanki stosowania; gdzie? Jak? 



 

Klasycznym rozwiązaniem stosowania dekarbonizacji częściowej jest spalanie zużytych opon. 

Doprowadza się w ten sposób ok. 20% ciepła do pieca, oprócz tego spala się paliwa zastępcze lub 
surowce zawierające składniki palne np. łupki bitumiczne 
Ostatnio znacznie zmodyfikowano konstrukcje dekarbonizatorów wykorzystując je do zmniejszenia 
emisji NO

x

 z pieca. 

2 rodzaje konstrukcji dekarbonizatorów: 



 

Cyklonowe lub o zbliżonych kształtach, a także cylindryczne, w których zastosowano z reguły 

styczne wprowadzenie paliwa i 1-2 wlotów surowca 



 

Firmy Humboldt, których konstrukcja wykorzystuje rurociąg łączący piec z cyklonami, odpowiednio 

go wydłużając w celu zwiększenia czasu spalania paliwa  
Gdzie? Między chłodnikiem a wylotem walczaka piecowego 

Jak? Gorące powietrze dochodzi do palnika olejowego gałęzi pieca i palnika olejowego gałęzi 
dekarbonizatora. Zostaje podgrzane, spalając mąkę surowcową z C-4 i C-3 następnie przedostaje się 
do walczaka piecowego( gazy i zdekarbonizowany materiał) 

Parametry „graniczne” Szybkośd gazów-graniczna 12 m/s, aczkolwiek najlepsze do 10m/s 

16. 

Chłodzenie klinkieru – znaczenie operacji chłodzenia, chłodniki planetarne, chłodniki 
rusztowe 

Dobre chłodniki powinny:- zapewnic niska temp. klinkieru przy zuzyciu małej jednostkowej ilości 
powietrza chłodzącego - wyróżniad się dużą pewnością ruchu i małym zuzyciem energii elektrycznej,- 
dostosowac się do zmiennej wydajności chwilowej pieca bez wzrostu temp.klinkieru,- krótki czas 
przebywania  klinkieru w chłodniku Chłodnik planetarny (satelitarny) jest specjalnym typem 
chłodnika obrotowego. Składa się on z kilkunastu rur chłodzących, najczęściej 9 do 11, 
przytwierdzonych do płaszcza pieca przy jego wylocie.  

Chłodzenie w chłodnikach rusztowych osiąga się przez przejście strumienia powietrza od dołu do góry 
przez  warstwę  klinkieru  (złoże  klinkieru)  leżącą  na  przepuszczającym  powietrze  ruszcie.  Stosuje  się 
dwie  metody  transportu  klinkieru  w  chłodniku:  ruszt  wędrowny  oraz  ruszt  posuwisto-zwrotny 
(schodki  z  popychającymi  krawędziami).Ponieważ  gorące  powietrze  ze  strefy  dochładzania  nie  jest 
wykorzystywane do spalania, można je udostępnid do celów  suszenia, np. surowców,  dodatków do 
cementu  lub  węgla.  Jeżeli  nie  wykorzystuje  się  go  do  suszenia  to  jako  powietrze  odpadowe  z 
chłodnika musi byd należycie odpylone.  

Chłodnik  z  rusztem  wędrownym  -Powietrze  chłodzące  wdmuchiwane  jest  wentylatorami  do  komór 
podrusztowych.  Zaletami  tego  rozwiązania  są  równomierne  złoże  klinkieru  (brak  stopni)  oraz 
możliwośd wymiany płyt bez zatrzymywania pieca.  

17. 

Wymienniki ciepła  w  procesie  syntezy  klinkieru  –  zasada  działania  cyklonu,  zalety i  wady 
wymienników cyklonowych. 

•wymienniki  wewnętrzne  -  są  instalowane  w  długich  piecach  obrotowych,  w  strefach  suszenia  i 
podgrzewania.  Ich  zadaniem  jest  zwiększenie  powierzchni  wymiany  ciepła  pomiędzy  materiałem  a 
gazami.  Wymienniki te  spełniają  również  rolę  regeneratorów  ciepła,  nagrzewając  się od  strumienia 
gazów  i  oddając  ciepło  przy  zetknięciu  z  materiałem  w  czasie  obrotów  pieca  ;  zwiększają  stopieo 
napełnienia 

pieca 

materiałem, 

spiętrzając 

go 

w 

strefie 

wymiennika.  

•zewnętrzne  wymienniki  ciepła  –  w  zależności  od  metody  jaka  pracuje  piec  wyróżniamy: 
 -fluidalne wymienniki ciepła(cyklonowe i szybowe)montowane w piecach pracujących metodą suchą. 
W wymiennikach szybowych wymiana ciepła odbywa się w przeciwprądzie. Ruch materiału w dół jest 
hamowany 

w 

miejscach 

zwężonych, 

w 

których 

szybkości 

gazów 

są 

wyższe. 

W  wymiennikach  cyklonowych  wymiana  ciepła  zachodzi  współprądowo,  głównie  w  przewodach 
łączących  poszczególne  cyklony.  Niewielka  ilośd  ciepła  wymieniana  jest  w  samych  cyklonach. 
Strumieo  gazów  z  zawieszonym  w  nim  namiarem  surowcowym  zostaje  wprowadzony  stycznie  do 
górnej,  cylindrycznej  części  cyklonu,  przez  co  ulega  zawirowaniu.  Siła  odśrodkowa,  działająca  na 
cząstki  namiaru  surowcowego,  zmusza  je  do  przemieszczania  się  w  kierunku  ściany  cyklonu.  Przy 
zderzeniu ze ścianą cząstki tracą prędkośd i opadają wzdłuż ściany do dolnej stożkowej części cyklonu. 
Gazy  spalinowe,  pozbawione  w  większości  cząstek  stałych  namiaru  surowcowego,  zostają 
wprowadzone  w  górę  przez  przewód  współosiowy.  Cyklony  są  ustawione  w  konfiguracji  pionowej, 
przepływ 

materiału 

pomiędzy 

kolejnymi 

cyklonami 

odbywa 

się 

grawitacyjnie 

Zalety:-znaczne  ograniczenie  długości  pieca  obrotowego  i  skrócenie  czasu  przebywania  w  nim 
materiału do 40-60 min.(materiał przebywając w wymienniku cyklonowym 15-20 sek uzyskuje temp.,  
którą  osiągnąłby  w  normalnym  piecu  obrotowym  po  2-3h  podgrzewania.-wew.powierzchnia 
cyklonów ostatnich trzech stopni oraz przewody gazowe są wymurowane szamotowymi materiałami 
ogniotrwałymi.  Gazy  odlotowe  opuszczające  wymienniki  cyklonowe  maja  jeszcze  stosunkowo  wys. 
temp  i  –po  oczyszczeniu-mogą  i  powinny  byd  wykorzystane  do  suszenia  namiaru  surowcowego, 
dodatków do cementu lub węgla. Wady: skłonnośd do zalepiania się wąskich wylotów z cyklonu 4 i 3 

18. 

Wpływ alkaliów na proces wypalania klinkieru; obiegi wewnętrzne i zewnętrzne w piecu. 

K

2

O i Na

2

O Reakcja alkaliów z kruszywem w betonie wiąże się zarówno z występowaniem kruszyw 

reaktywnych, ale również z zawartością alkaliów w betonie, na którą największy wpływ ma zawartośd 
sodu i potasu w cemencie. Reakcja alkalia-kruszywo zachodzi między roztworem w porach w 
zaprawie czy betonie i pewnymi rodzajami kruszyw, prowadząc do ekspansji betonu, która może 
powodowad jego pękanie i destrukcję. Najbardziej pospolitą formą reakcji jest reakcja z kruszywami 
zawierającymi krzemionkę w różnych postaciach, takich jak opal (bezpostaciowy), chalcedon 
(włóknisty lub kryptokrystaliczny), trydymit (krystaliczny), kwarc w stanie naprężeo także może 
wchodzid  w reakcję z alkaliami.  

W reakcji alkaliów z krzemionką wodorotlenki sodu i potasu obecne w roztworze w porach betonu 
reagują z ziarnami krzemionki i powstaje krzemian o złożonym składzie. Żele krzemianów sodowo – 
potasowych wchłaniających wodę przechodzą w zole i przemieszczają się od ziaren kruszywa do 
mikrorys i porów powietrznych w zaczynie cementowym. Wszystkie te procesy przebiegają w matrycy 
zaczynu cementowego, w obecności wodorotlenku wapnia. Z czasem żel krzemianu alkalicznego włącza 
jony wapniowe i powstaje krzemian sodowo – potasowo -wapniowy. 

19. 

Powietrze do spalania: pierwotne, wtórne, „trzecie”, współczynnik nadmiaru. 

Powietrze pierwotne dzielimy na trzy grupy: 



 

Powietrze pierwotne do palnika z paliwem 8-12%. Temperatura nie powinna przekraczad 280 

o

C. 

Przy wyższej temperaturze palnik ulega szybszemu zniszczeniu, ponieważ płomieo rozpoczyna się 
tuż za palnikiem. Piece opalane paliwem płynnym mają około 6-8% powietrza pierwotnego 



 

Powietrze wtórne z chłodnika rusztowego trafia bezpośrednio do pieca obrotowego w 
przeciwprądzie do spadającego na chłodnik świeżo wypalonego klinkieru. Jego temperatura 
dochodzi do 800 

o

C. W przypadku powietrza wtórnego z chłodników planetarnych temperatura 

wynosi około 500 

o

C. Wysoka temperatura powietrza wtórnego jest ściśle związana ze 

sprawnością cieplną stosowanego chłodnika. W przypadku pieców opalanych gazem naturalnym 
udział powietrza pierwotnego jest niższy, natomiast udział powietrza wtórnego przy tym paliwie 
wynosi 95%. 



 

Powietrze „trzecie”- jest to powietrze, które trafia bezpośrednio z chłodnika do kalcynatora, 
pomijając piec obrotowy.  

Powietrze pierwotne (8-12%) temperatura nie powinna przekraczad 280

o

C 

Powietrze wtórne- pochodzi z chłodnika rusztowego, temp. dochodzi do 800

o

C 

Powietrze „trzecie”- pochodzi z chłodnika i wędruje do kalcynatora (w kalcynatorze poddaje się 
nawet do 60% całkowitego paliwa). 

Dla poprawnego spalania potrzebne jest spełnienie warunków dobrego wymieszania paliwa z 
powietrzem oraz odpowiedniej temperatury w palenisku. Minimalną ilośd powietrza potrzebną do 
spalania określa się przy wykorzystaniu wzorów stechiometrycznych. Zależnośd stechiometryczna ma 
miejsce, gdy dostarczymy dokładnie tyle powietrza, ile jest potrzebne, aby całe paliw zostało spalone 
- współczynnik nadmiaru powietrza λ (lambda) wynosi wtedy 1. W praktyce spalanie następuję gdy λ 
> 1, gdyż osiągniecie całkowitego spalania przy stechiometrycznej ilości tlenu jest niemal niemożliwe. 
Wartośd współczynnika nadmiaru powietrza λ zależy przede wszystkim od rodzaju spalanego paliwa, 
sposobu jego spalania, a także i od konstrukcji paleniska czy palnika oraz od warunków ich 
eksploatacji. Zmiana współczynnika nadmiaru powietrza powoduje zmianę ilości i składów 
produktów spalania. Za mała ilośd powietrza powoduje niedopalenie się cząstek węgla i powstanie 
tlenku węgla, a także przedostawanie się do spalin niespalonych węglowodorów. Z kolei zbyt duża 
ilośd powietrza powoduje wychładzanie kotła (częśd powietrza nie bierze udziału w spalaniu) i 
obniżenie sprawności, a także sprzyja powstawaniu szkodliwych tlenków azotu NO

x

. 

λ= L

rzecz

./L

teor

.= 1,05-1,20. Jeżeli w gazach odlotowych znajduje się  COświadczy to o reakcji CO

2

 z C i 

pośrednio o nadmiarze paliwa.