Современные клинкерные склады представляют собой круговой силос с механизированными системами разгрузки или шатровый склад. Загрузка склада осуществляется пересыпным устройством с реверсивным транспортером, установленным на вращающемся мосту.

Силос клинкера шатрового типа емкостью 138800 т предназначен для хранения кондиционного клинкера. Выгрузка клинкера из склада осуществляется через 16 разгрузочных узлов, из которых 12 – с механизированным приводом и еще 4 с ручным. Разгрузочные узлы оборудованы штанговыми и прижимными шиберами. Далее клинкер подается ковшовым транспортером в соответствующий бункер цементной мельницы.

Система разгрузки клинкера из силоса может включать стержневые и секторные затворы, что реализовано практически на всех заводах сухого способа России.

Силос некондиционного клинкера емкостью 800 т используется для хранения клинкера, получающегося вследствие нарушения технологического процесса и не отвечающего требованиям внутризаводских норм. Дополнительно силос некондиционного клинкера оснащен системой погрузки с телескопическим погрузчиком в железнодорожные вагоны.
Переключение между загрузкой силоса некондиционного клинкера и силоса клинкера шатрового типа осуществляется при помощи пересыпной течки. При загрузке силоса некондиционного клинкера клинкер через течку пересыпную поступает напрямую в силос. При загрузке силоса клинкера шатрового типа клинкер из пересыпной течки через запорный шибер поступает на транспортер ковшовый ячейковый и далее в силос. При загрузке клинкера в открытый склад клинкер с транспортера ковшового ячейкового через течку пересыпную и шибер запорный поступает на транспортер ковшовый ячейковый и далее на склад.

Обеспыливание точек пересыпки клинкера с транспортеров ковшовых ячейковых в пересыпную течку, а также аспирация силоса некондиционного клинкера осуществляется фильтром рукавным. Уловленная пыль через ячейковый роторный затвор возвращается либо через клапан реверсивный в силос некондиционного клинкера, либо на транспортер ковшовый ячейковый. В случае остановки ячейкового роторного затвора срабатывает светозвуковая сигнализация, и поступает сигнал на центральный пульт управления (ЦПУ). Периодически для очистки фильтровальных рукавов производится обратная продувка сжатым воздухом.

Вариант устройства шатрового склада клинкера и силосного склада добавок представлен на рисунке. 

Из склада клинкер в цементные мельницы подаётся двумя ленточными конвейерами по подземным галереям. По проекту клинкер загружают на конвейер весовыми дозаторами СБ - III с лентой повышенной термостойкости. Выдача клинкера со склада на ленточный конвейер осуществляется через шесть отверстий в полу склада. В шатровом складе имеется бульдозер, который подает клинкер из “мертвых зон”.

Гранулированные шлаки доставляются на завод в железнодорожных вагонах грузоподъемностью 50 - 70 т и разгружаются на базисные склады (V = 60 тыс. м³), позволяющие иметь месячный запас шлака. С площадки хранения базисного склада шлак бульдозером сталкивается в приемный бункер, из которого по ленточному конвейеру (B = 1000 мм; L = 185 м) подается в сушильное отделение.

Гипс, также привозимый железнодорожным транспортом на базисный склад (V = 15 тыс. м³), разгружается в приемный бункер, откуда поступает на ленточный конвейер (B = 800 мм; L = 107,4 м) и транспортируется в бункера гипса (V = 100 м³, 2 шт.) на складе добавок, которые обеспечивают запас гипса на 19 часов работы двух мельниц.

Все эффекты, описанные в предыдущих статьях, указывают на то, что желательно быстрое охлаждение: алюминатная фаза медленнее реагирует с водой при мелкозернистом и плотном смешивании с ферритом, что облегчает регулирование скорости схватывания, алит фиксируется в кристаллическом состоянии в результате реакций с участием промежуточного материала.

Скорость охлаждения позволяет перераспределять MgO по разным фазам, что придает клинкеру размалываемость.

Быстрое охлаждение клинкера также повышает сульфатостойкость  цемента. Это объясняется тем фактом, что содержание C₃A, которое связано с устойчивостью портландцемента к воздействию сульфатных растворов, в основном присутствует в стеклообразном состоянии при быстром охлаждении; в этой форме C₃A гораздо менее подвержен воздействию сульфата натрия или магния (рис. 3).

На рис. 3 показано расширение двух стержней раствора, изготовленных из одного и того же клинкера, содержащего 11 % C₃A, и хранящихся в 5% растворе сульфата магния. В одном случае – при медленном охлаждении – кристаллы C₃A полностью разрушались, тогда как в другом случае клинкер охлаждался быстро. Кривые показывают определенное преимущество быстрого охлаждения клинкера.

На рис. 4 с помощью двух диаграмм показано сравнение измельчаемости быстро и медленно охлаждаемого клинкера. Клинкер, который медленно охлаждался в рекуператорном холодильнике, показывает более высокую удельную потребляемую мощность для измельчения в кВт/т, чем клинкер, который быстро охлаждался в колосниковом холодильнике клинкера. Более высокая доля жидкой фазы, а также более мелкие кристаллы минералов клинкера делают измельчение этого клинкера более легким, чем измельчение медленно охлаждаемого клинкера.

При медленном охлаждении неустойчивые модификации алита начинают перекристаллизовываться с выделением примесей, вследствие чего они подвергаются расщеплению.  Если клинкер охлаждается слишком медленно в диапазоне от 1250 C до 1100 C, алит начинает распадаться на вторичные кристаллы белита и СаО. Зерна белита при этом располагаются в виде каемок на поверхности кристаллов алита.

Скорость охлаждения влияет на то, как происходят белитовые переходы, причем эффекты различимы микроскопически.

Медленное охлаждение клинкера способствует росту минералов клинкера. Размер кристаллов алита не только влияет на измельчаемость клинкера (для измельчения крупных кристаллов требуется дополнительная энергия), но также влияет на гидратацию и прочность цемента. Кристаллы алита, которые при правильном обжиге и быстром охлаждении остаются небольшими, повышают прочность цемента. Из двух цементов с идентичным химическим составом тот, который содержит кристаллы алита меньшего размера (15 микрон), оказался прочнее. Его 28-дневная прочность на сжатие составила 391 кг / см², тогда как испытание на прочность при сжатии цемента с кристаллами диаметром 40 микрон составило всего 293 кг / см².

Составы алюминатной и ферритовой фаз при охлаждении могут заметно отличаются от расчетных составов C₃A и C₄AF соответственно в зависимости от скорости охлаждения и присутствия второстепенных оксидов.

 Несколько более медленное охлаждение, от 1300 до 700 C за несколько секунд, дает орторомбическую кристаллизацию C₃A, слабокристаллическую, богатую железом форму этой фазы. Еще более медленное охлаждение (1300-1100 C за 6 минут) дало обычно кристаллическую алюминатную и ферритную фазы.

Орторомбическая модификация C₃A известна как призматический, темный промежуточный материал, и иногда является псевдотетрагональной. Эта модификация может возникнуть только при наличии достаточного количества щелочных оксидов, но его образованию, по-видимому, способствует также быстрое охлаждение и исходное содержание оксида алюминия в материале, потенциально способные давать относительно высокую долю алюмината.

Кубический алюминат C₃A в клинкере часто мелкозернистый и тесно смешан с дендритными кристаллами феррита: когда он образует более крупные кристаллы, они, как правило, равноразмерны. Эти две модификации имеют разную скорость растворения в воде, т.о. разную химическую гидравлическую активность.

Поведение MgO при образовании клинкера заметно зависит от скорости охлаждения. Если клинкер обжигается при высокой температуре (> 1500 C), относительно высокое содержание MgO может попасть в жидкую фазу, и при быстром охлаждении большая его часть остается в кристаллической решетке алюминатной и ферритовой фазах, и только небольшое количество периклаза отделяется в виде мелких кристаллов. При медленном  охлаждении от высоких температур только около 1,5% MgO (относящегося к клинкеру) переходит в твердый раствор, избыток которого образует крупные кристаллы периклаза. При температурах ниже 1450  C MgO сложнее переходит в раствор, и могут сохраняться скопления кристаллов периклаза.

Прочность твердеющего портландцемента зависит от размера кристаллов периклаза. Гидратация более крупных кристаллов периклаза, которая связана с одновременным увеличением объема, происходит медленнее, чем гидратация минералов, образующих клинкер и это ухудшает прочность твердеющего цемента. Максимальный размер кристаллов периклаза, которые практически не повреждают цемент, составляет около 5-8 микрон. Медленное охлаждение клинкера может привести к образованию кристаллов периклаза размером около 60 микрон. Было обнаружено, что 4% кристаллов периклаза в цементе размером до 5 микрон демонстрируют ту же скорость расширения в тесте с автоклавированием, что и 1% кристаллов периклаза размером 30-60 микрон.

Алит и белит, составляющие более 75 мас.% клинкера, в процессе охлаждения могут претерпевать изменения. Далее при охлаждении он может подвергаться  перекристаллизации и разложению (последнее с образованием белита).

Кристаллы алита и белита распределяются в плотной матрице из мелкокристаллического срастания алюмината и феррита, которое образовалось на самой ранней стадии охлаждения выше 1300 C.

В процессе обжига образуется клинкерная жидкость, количество которой может достигать до 30%. Кристаллы алита быстро зарождаются и растут в расплаве через растворение. Белит может образовываться как на стадии процесса обжига, так и на стадии охлаждения. 

Клинкерная жидкость  может вести себя любым из трех способов во время охлаждения, с промежуточными возможностями.

В первом случае постоянно поддерживается равновесие между жидкой и ранее существовавшими твердыми фазами (алит и белит). Это подразумевает возможность переноса материала между этими твердыми частицами и жидкостью в любом направлении до момента, пока жидкость остается. Эта ситуация будет называться "равновесной кристаллизацией".

Во втором случае жидкость не кристаллизуется, а образует стеклофазу.

В третьем случае жидкость кристаллизуется независимо, т.е. без  взаимодействия с уже присутствующими твердыми фазами. Промежуточные режимы включают, например, равновесную кристаллизацию до определенной температуры и независимую кристаллизацию ниже нее.

Быстрое охлаждение клинкера позволяет получать кристаллы алита и белита достаточно однородного строения. Промежуточная фаза при этом выделяется или в виде мелких кристаллов, или затвердевает в виде стекла.

Хлор, содержащийся в цементном сырье, испаряется в высокотемпературной секции в печи и конденсируется в нижней части подогревателя, где температура сравнительно низкая. Эта операция повторяется для конденсации примерно 200 раз. В результате реакции с сырьем, хлор или сера образуют различные соединения с низкой температурой плавления и образует накипь (покрытие) на внутренней стенке подогревателя, вызывая такие технологические проблемы, как увеличение сопротивления вентиляции и засорение циклона.

Необходимы были решительные меры, чтобы предотвратить возникновение этих проблем, вызывающих большие энергетические потери.

Причина отложения окалины в подогревателе соответствует температуре плавления компаунда и распределением температуры в подогревателе. Отложения в восходящем канале в основном обусловлены сульфидом, а в циклоне - хлоридом. Их чрезмерное сопротивление вызывает серьезную проблему синергетического характера.

Хлорный байпас - это технология эффективного извлечения хлора из нижней части подогревателя, где происходит конденсация хлора. подогревателя, где хлор конденсируется в наибольшей степени. Сырьевые материалы частично извлекаются или газ отводится для извлечения мелкой пыли. Регенерация хлора уменьшает конденсацию в сырье и решает или смягчает образование накипи связанное с конденсацией хлора.

Системы  байпаса печных газов традиционно использовались в регионах, где местные сырьевые материалы отличаются большим содержанием хлорида, серы или щелочей.

Растущая практика использования альтернативных видов топлива и других материалов приводит к увеличению попадания хлорида в системы печи в таком объеме, что может появиться необходимость в установке байпаса для поддержания стабильности производственного процесса и обеспечения высокого качества продукции.

Сегодня в большинстве проектов, использующих альтернативные виды топлива и материалы, предусматривается пространство для будущей установки небольшой системы байпаса хлорида (менее 10%).

Очевидно, что байпасные системы увеличивают потребление энергии и материальные потери. При 30% байпасе расход топлива увеличивается на 15%, а материальные потери - на 7,5%.

Эксплуатационные проблемы часто возникают, когда циркулирующие компоненты достигают высоких концентраций в системе обжига. В печи происходит образование колец во входной секции и образование пылевидного клинкера. 

Последствиями высокой внутренней циркуляции элементов являются образование наростов, неустойчивый поток материала и частые засоры циклонов. Газообразные частицы конденсируются в более холодных зонах, и продукты конденсации часто химически агрессивны и имеют низкий диапазон температур плавления. Следовательно, в колонне подогревателя имеется жидкость, присутствие которой снижает текучесть сырой муки и приводит к прилипанию частиц к стенкам.

Впоследствии это может привести к образованию отложений на стенках циклона и стоячих каналах. Образование наростов может привести к снижению производительности печи производства и приводят к более высокому потреблению тепла, а также к остановке печи или установки, что является дорогостоящим. В таблице перечислены распространенные промежуточные соединения, встречающиеся в наростах и обжиговых кольцах, и их типичное расположение.

В литературе химический анализ образцов наростов из различных печей предварительного нагрева цемента показал, что основными составляющими являются SO₂, K₂O, CaO и Cl - и что их пропорции могут значительно варьироваться в зависимости от их местоположения. Доминирующими фазами в большинстве образцов были CaSO₄ или смесь CaSO₄ и CaCO₃. Меньшие количества других фаз, таких как твердый раствор эллестадита Ca₁₀(SiO₄)3(SO₄)3Z₂, где Z может быть OH, F или Cl, чаще всего хлорелл-стад, Ca₁₀(SiO₄)₃(SO₃)Cl₂ и также сообщалось о спурритах. Микроструктурное исследование показало, что рост колец происходил за счет последовательного осаждения частиц и конденсации газов. Основной причиной образования отложений было присутствие стекловидной фазы K_1-x Na_xCl.

Присутствие спуррита и KCl является причиной стабильности отложений в нижней части подогревателя. Была предложена модель кристаллизации KCl, основанная по механизму пар-жидкость-твердое тело (VLS), который показан на рисунке. Первым этапом является конденсация летучих элементов на зернах известняка. Затем в присутствии жидкой фазы образуются агломераты, которые прилипают к стенкам газоходов, вызывая дальнейшее увеличение толщины слоя твердого материала. Затем в образовавшемся срастании создаются хорошие условия для кристаллизации KCl по механизму VLS, т.е. давление паров KCl и температура, близкие к точке плавления.

Состав отложений содержит как нерастворимый в воде, так и водорастворимый хлор. Отложения на стенках циклонов и в стоячем канале содержали значительные количества хлора в нерастворимой в воде форме, идентифицированного как хлорелл-стад вместо более распространенных водорастворимых KCl и NaCl. Образование хлорелл-стадита может привести к засорению труб, что приводит к снижению выхода клинкера и требует очистки.

Согласно реакции недостаточного контакта с пылью, плохой контакт между горячими газами печи и содержащей известь пылью в печи вызывает образование газообразного HCl из KCl и SO₂, и впоследствии HCl при контакте с горячей мукой в блоке предварительного нагрева может образовывать хлорелл-стад.

Сульфаты щелочей образуют часть сульфатного расплава и остаются захваченными в конкрециях в виде жидкости через процесс горения. Более пористые конкреции клинкера, как правило, содержат сульфаты с высоким содержанием щелочей. Исследования распределения щелочей в клинкере подтвердили, что более мелкие конкреции содержат более низкие уровни щелочи, чем более крупные конкреции, из-за более высокой поверхности, доступной для испарения щелочи. В зоне горения щелочи могут испаряться в виде NaCl, KCl, NaOH, KOH, K₂SO₄ и/или Na₂SO₄. Присутствие H₂O (g) в атмосфере печи способствует образование гидроксидов щелочей, которые являются более летучими, чем соответствующие сульфаты, в соответствии с реакцией (4-12). Аналогичная реакция происходит и с натрием.

Остальные щелочи, не находящиеся в газовой фазе, рекомбинируют непосредственно в материале слоя с Cl или S или интегрируются в решетку минералов клинкера, таких как белит и алюминат.

Сульфаты щелочей конденсируются на частицах пыли при температуре газа на выходе из вращающейся печи. Кроме того, сырая мука добавляется в стоячий канал для того, чтобы способствовать конденсации сульфата щелочи, в противном случае сульфаты щелочи конденсировались бы на стенках стоячего канала, создавая отложения. Таким образом, сульфаты щелочей в газовой фазе из печи включаются в сырую муку после обжига. Слишком высокое содержание щелочи без покрытия серой также может привести к образованию отложений в стояке или засорению третичного воздуховода.

Состав конденсата не является чистым сульфатом щелочи, но может включать CO₂ из газового потока. Таким образом, химический состав расплава представляет собой расплав сульфата щелочи и карбоната щелочи, содержащий небольшие количества гидроксида щелочи. Присутствие карбоната, растворенного в расплавленной сульфатной фазе, объясняет присутствие CO2 в анализах клинкера.

В присутствии хлоридов и сульфатов поведение при испарении как Na, так и K значительно изменяется (в зависимости от того, как сочетаются Na и K). В присутствии серы щелочи предпочтительно образуют сульфаты, если они присутствуют в количествах, превышающих требуемый стехиометрический баланс.

Некоторое количество Na₂O и K₂O входит в состав алюмината, феррита и белита, а остаточные щелочи остаются в видесульфатов. Введение щелочей в минералы клинкера изменяет их кристаллическую структуру, что может снизить гидравлическую реакционную способность цемента.

Щелочные соединения в клинкере можно разделить на три основные группы:

1. щелочные сульфаты;
2. щелочные алюминаты и алюмоферриты;
3. щелочные силикаты.

В некоторых случаях щелочь может также встречаться в виде карбонатов .

Введенная щелочь, сера и хлорид попадут в клинкер, если их не удалить в другом месте. Высокое содержание щелочи в клинкере может быть нежелательным, и необходимо учитывать ограничение на содержание всех таких веществ в цементе.

Высокий уровень общей щелочи в конечном цементе часто приводит к повышению рН и лучшему развитию прочности на ранних стадиях, но к снижению прочности на более поздних стадиях. Растворимые щелочи, которые не связаны с серой, могут вызвать мгновенное схватывание (быструю и раннюю потерю обрабатываемости цемента при добавлении воды) из-за активации алюминатов кальция, а также вызвать значительную потерю прочности в течение 28 дней. Щелочи потенциально могут вызывать растрескивание и расширение бетонов из-за их вредной реакции щелочи и кремнезема с реакционноспособными заполнителями. В этой ситуации, щелочи вступают в реакцию с влагой и образуют гель, который расширяется. Кроме того, высокая концентрация щелочей в бетоне оказывает вредное воздействие на большинство механических свойств бетона, таких как прочность на сжатие, расщепление, прямое растяжение и изгиб.

Циркуляция щелочей, которые в основном вводятся из сырья, представлена на рисунке. Хорошо известно, что соединения калия обычно более летучи, чем соединения натрия. Интенсивность щелочного цикла зависит от природы щелочных металлов в сырье, от методов эксплуатации и от типа печи.

Источником щелочи чаще всего является глина или сланец, но они также могут присутствовать в известняке, песке и часто в различных видах альтернативного сырья, таких как летучая зола. Средние концентрации щелочи составляют 0,17 мас. % Na₂O и 0,57 мас. % K₂O для сырья. В большинстве случаев поступление щелочи от ископаемого топлива и/или альтернативных видов топлива довольно мало или пренебрежимо мало, за исключением случаев с высоким содержанием щелочи в золе, т.е. битуминозного угля.

В колонне подогревателя щелочи частично диссоциируют в газовую фазу и рекомбинируют с другими элементами в соответствии с порядком сродства. Если щелочи не сбалансированы сульфатами, они будут оставаться очень летучими и накапливаться в циркуляции между печью и подогревателем. Степень улетучивания щелочи зависит от сырья и выше для глин, чем для полевых шпатов. Около 50 мас. % щелочей, присутствующих в сырье, улетучиваются в печи при температуре от 800 до 1000 C.

Допустимый диапазон концентраций Na₂O и K₂O в стояке печи варьируется от 3 до 5 мас. % без LOI. Избыток щелочей может привести к образованию щелочных карбонатов в циклонах. Кроме того, слишком высокое содержание щелочи без покрытия серой может также вызвать образование отложений в стояке печи или засорение трубы третичного воздуха, как указано в разделе "Циркуляция серы».

В зоне горения KCl и NaCl в виде соединений хлора испаряются из сульфатного расплава. Коэффициент испарения хлора находится в диапазоне от 0,900 до 0,996, и он испаряется почти на 100%. Температуры кипения KCl и NaCl составляют приблизительно 1400 C при 1 атм. Циркуляция определяется фазовым равновесием между жидким и газообразным KCl.

Хлорид имеет значительную циркуляцию вокруг кальцинатора, что приводит к высокой концентрации хлора. В качестве приближения массовый расход хлора на входе в печь в 200 раз превышает массовый расход выгружаемого хлора на выходе.

Высокие значения соотношения SO₃/R₂Oимеют решающее значение в сочетании с циркуляцией хлоридов, поскольку сульфидирование хлоридов щелочей при температурах выше 900 C может происходить в соответствии с общей реакцией (4-9), где M может быть больше или K. Сульфаты щелочей могут быть как твердыми, так и газообразными в зависимости от температуры и от того, происходит ли образование аэрозоля или нет, т.е. в зависимости от местной концентрации и температурных профилей.

Реакция (4-10) показывает сульфатирование CaCl₂, которое также может вступать в реакцию с SO₂. Комбинация HCl и SO₂, присутствие влаги в газовой фазе делает печной газ очень агрессивным, а сульфатация усиливается присутствием хлоридов в средней зоне печи. Та же газовая комбинация ответственна за образование отложений на стояке и/или циклонах, вызванных образованием хлороэлтестадита. Гидролиз хлоридов щелочей в газовой фазе способствует образованию HCl (g), согласно реакции (4-11) особенно при температурах зоны горения. Однако образование HCl в результате этой реакции при температурах ниже 1000-1150 C ограничено, поскольку большая часть KCl находится в газовой фазе, а склонность KCl (g) к гидролизу при таких температурах.

Хлор может содержаться в клинкере в виде CaCl₂, а иногда и в виде KCl, если он задерживается во внутренней сердцевине конкреции клинкера. Большинство стандартов на портландцемент ограничивают количество присутствующего хлорида 0,1 мас. %, чтобы избежать проблем коррозии арматуры в бетоне.