International Journal of Innovation and Applied Studies
ISSN: 2028-9324     CODEN: IJIABO     OCLC Number: 828807274     ZDB-ID: 2703985-7
Sunday 19 May 2019






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Modeling of cement clinker chemistry and engineering of cement manufacturing process : State of the art

[ Modélisation de la chimie du clinker et de l'ingénierie du processus de fabrication du ciment : Etat de l'art ]

Volume 25, Issue 2, January 2019, Pages 528–551

 Modeling of cement clinker chemistry and engineering of cement manufacturing process : State of the art

Baby-Jean Robert MUNGYEKO BISULANDU1 and Frederic MARIAS2

1 Université de Pau et des Pays de l'Adour, E2S UPPA, Laboratoire de Thermique, Energétique et procédés - IPRA, EA1932, 64000, Pau, France
2 Optimisation Energétique des Fours de Cimenterie, Génie Mécanique-Energétique, Faculté Polytechnique, Université Kongo, B.P. 202 Mbanza-Ngungu, Kongo Central, RD Congo

Original language: French

Received 3 July 2018

Copyright © 2019 ISSR Journals. This is an open access article distributed under the Creative Commons Attribution License, which permits unrestricted use, distribution, and reproduction in any medium, provided the original work is properly cited.


The purpose of this article is to review the aspects related to cement chemistry, more particularly to the process of clinkerization in the cement rotary kiln. The article also discusses the process engineering of cement manufacturing. Despite the increasing tendency to use substitute materials (fly ash, and blast furnace slags, pozzolans or volcanic ash, etc.), clinker is still today the most used material for producing cement. In this work, we discussed the mechanisms and parameters controlling the reactivity of the clinker phases, whether it was major or minor phases. Alite ((CaO)3.SiO2) or C3S) remains the most important phase in the mineralogical structure of clinker. We have also addressed the question of the partial melting of the charge, which the literature attributes to the presence of two oxides considered as the most melting (Al2O3 and Fe2O3), which are found in the form of aluminate phases ((CaO)3.Al2O3 or C3A) and Ferrite ((CaO)4.Al2O3.Fe2O3 or C4AF). The kinetic parameters of different clinkerization reactions are also discussed. The limitation of the CaOfree and MgOfree contents in the clinker is appropriate for a good reactivity of the clinker. The process evolution is also commented and discussed.

Author Keywords: Clinkerization Reactions, Clinker, Cement, Kinetic Constants, Alite, Belite, Aluminate, Ferrite, Free Lime, Periclase.

Abstract: (french)

Le présent article a pour objectif de passer en revue les aspects liés à la chimie du ciment, plus particulièrement au processus de clinkérisation au sein du four tournant. L’article présente également l’ingénierie de procédé de fabrication de ciment. Malgré la tendance accrue d’utilisation de matériaux de substitution (cendres volantes, et laitiers de hauts fourneaux, pouzzolanes ou cendres volcaniques,…), le clinker est encore aujourd’hui le matériau le plus utilisé pour produire du ciment. Dans ce travail, nous avons discuté des mécanismes et les paramètres contrôlant la réactivité des phases du clinker, que ça soit les phases majeures que mineures. L’alite ((CaO)3.SiO2) ou C3S) reste la phase la plus important dans structure minéralogique du clinker. Nous avons également abordé aussi la question sur la fusion partielle de la charge, que la littérature l’attribue à la présence de deux oxydes considérés comme les plus fondants (Al2O3 et Fe2O3), qui se retrouvent sous formes de phases aluminate ((CaO)3.Al2O3 ou C3A) et Ferrite ((CaO)4.Al2O3.Fe2O3 ou C4AF). Les paramètres cinétiques de différentes réactions de clinkérisation sont également discutés. La limitation des teneurs en CaOfree et en MgOfree dans le clinker est de mise pour une bonne réactivité du clinker. L’évolution de procédé est également commentée et discutée.

Author Keywords: Réactions de clinkérisation, Clinker, Ciment, Constantes cinétiques, Alite, Bélite, Aluminate, Ferrite, Chaux libre, Periclase.

How to Cite this Article

Baby-Jean Robert MUNGYEKO BISULANDU and Frederic MARIAS, “Modeling of cement clinker chemistry and engineering of cement manufacturing process : State of the art,” International Journal of Innovation and Applied Studies, vol. 25, no. 2, pp. 528–551, January 2019.