Для цементного производства применяют следующие виды глинистых пород: глину, суглинок, глинистый сланец, лесс и лессовидные суглинки. Глины – тонкодисперсные осадочные горные породы , состоящие из различных минералов: каолинита, монтмориллонита, гидрослюд и других гидроалюмосиликатов. Глина при увлажнении разбухает и приобретает пластичность.
При сухом способе производства пластичность и связующая способность глины обеспечивают возможность брикетирования и гранулирования сырьевой муки. Суглинок – глина, содержащая повышенное количество песчаных и пылеватых частиц.
Глинистые сланцы – твердые плотные горные породы с ориентированным расположением слагающих минералов, тонкослоистой структурой и хорошо выраженной сланцеватостью – способностью легко раскалываться на тонкие пластинки. Глинистые сланцы по сравнению с глиной характеризуется меньше влажностью, более постоянным составом и не смерзаются зимой при хранении на складах.
Лесс – пористая тонкозернистая, рыхлая горная порода, состоящая из очень тонких пылевидных частиц кварца, полевого шпата, глинистых материалов и некоторых других силикатов. Он содержит значительное количество карбоната кальция. Пористость лесса 48-50%, пластичность его не велика. Лессовидный суглинок – суглинок, переходный по своим свойствам к лессу.
Из глинистых пород используют глину, суглинок, глинистый сланец, мергелистую глину, лёсс; видный суглинок.
Глины состоят из глинистого вещества и примесей. Первое представляет собой либо один глинистый минерал (мономинеральные глины) либо смесь различных минералов (полиминеральные глины). Глинистое вещество — это в основном гидроалюмосиликаты mАl2О3 *nSiO2* рН2О, где значения коэффициентов при окислах для отдельных глинистых минералов различны. В кристаллическую решетку гидроалюмосиликатов могут также входить К, Na, Mg, Са, Fe. Известен ряд групп глинистых минералов: каолинитовая Аl2О3*2SiO2*2Н2О, галлуазитовая Аl2О3* 2SiO2*4Н2О, монтмориллонитовая АIО3*3-5SiO2*nН2О, монотермитовая 0,2К2О*Аl2О3 *3SiO2*1,5Н2О (вместо калия в монотермит могут входить Na, Mg, Са), гидрослюды-продукты гидратации слюд. Глины содержат примеси в виде железистых соединений, кварца, карбонатов кальция и магния, гипса, полевого шпата и ряда других веществ.
Монтмориллонит отличается более высокой степенью дисперсности, чем другие глинистые минералы. Поэтому использование монтмориллонитовых глин увеличивает потребность в воде сырьевого шлама при мокром способе производства. B месте с тем с увеличением дисперсности глин, а также содержания в них железистых примесей взаимодействие их с карбонатным компонентом сырьевой смеси ускоряется.
Сырьем для производства цемента служат различные виды глин, поскольку обычно используют глины, залегающие вблизи месторождения карбонатных материалов.
Суглинки отличаются меньшим содержанием тонких зерен и повышенным количеством частиц песка.
Глинистые сланцы представляют собой твердые плотные породы слоистой структуры, которые легко раскалываются вдоль плоскостей наслоения. По сравнению с обычными глинами они отличаются меньшей влажностью, более постоянным составом и не смерзаются зимой при хранении на складах. Используют их в качестве сырья на ряде заводов Сибири и Казахстана.
Лёсс — порода, лишенная слоистости. Он весьма нежен на ощупь и растирается пальцами в пылевидную массу. К нему обычно примешаны тонкие частицы кварцевой породы, полевого шпата, карбоната кальция, слюды и др. Если лёсс, содержит 30% углекислого кальция, то он по составу приближается к мергелю. Пластичность природного лёсса весьма незначительна. Лёссы и лессовидные суглинки используют в качестве сырья на предприятиях Казахстана и Средней Азии.
Глина обладает рядом ценных свойств, особенно важна ее пластичность, т. е. способность принимать под давлением любую форму и сохранять ее после прекращения давления, а также связующая способность, позволяющая глин связывать определенное количество непластичных материалов. Благодаря этим свойствам глины сырьевую муку можно гранулировать и брикетировать, причем гранулы и брикеты не рассыпаются при повышенных температурах. Пластичность и связующая способность глины зависят от ее минералогического состава, размеров и характера поверхности частиц, содержания примесей, и количества воды и ряда других причин. Суглинки, лёс и глинистые сланцы отличаются меньшей пластичностью, чем глины.
Глины легко впитывают влагу и становятся водонепроницаемыми. Большинство глин легко размывается водой, что используется в технологическом процессе производства цемента.
Глинистые породы, содержат нужные для производства цемента кислотные окислы SiO2, Аl2О3 и Fе2O3, известняк же является носителем основного окисла СаО. Главным признаком пригодности глины для производства цемента является величина ее силикатного и глиноземного модулей, значение которых определяет величину этих модулей в цементе, так как карбонатный компонент сырьевой смеси обычно содержит немного глинистых примесей.
Естественная влажность глин — 10-25% в зависимости от времени года и степени уплотнения. Суглинки, лесс и глинистые сланцы отличаются меньшей влажностью. Объемный вес глин — 1700-2100 кг/мЗ. У суглинков и лёсса он меньше, а у глинистого сланца больше.
Содержание в глинах примесей MgO, SО3, щелочей и других соединений устанавливают в соответствии с пределами, допускаемыми для цемента. Примесь кварцевых зерен затрудняет помол сырья, а включения крупной гальки делают глину практически непригодной для производства без предварительного ее обогащения.
Карбонатное и глинистое (алюмосиликатное) сырье должно быть возможно более равномерным по составу и структуре, не содержать включений крупных зерен кварца и других обломочных пород, затрудняющих помол сырья и трудно усваиваемых в процессе обжига.