Иногда перед зоной спекания происходит образование клинкерных колец, высота которых местами может достигать 300 - 1100 мм. В результате сечение печи перед зоной горения топлива перекрывается на 15 - 30%, что нарушает аэродинамический режим в печи и процессы минералообразования.
Во время остановки печи для анализа были отобраны пробы кольца с 44м, высота кольца изменялась от 800 до 1000 мм. Как показал послойный химический анализ, содержание основных оксидов (CaO, SiO2 , Al2O3 , Fe2O3 ) в нем подобно содержанию их в обжигаемом материале, но в слоях различается степень подготовки материала и содержание свободной СаО. В нижнем слое содержание СаОсв максимальное и равно 12,5%, чем выше слой, тем содержание СаОсв снижается, и в верхнем слое оно составило 3,9%. Эти результаты свидетельствуют о различной степени завершенности процесса клинкерообразования по высоте слоя кольца.
Послойный фазовый состав кольца так же различен, в нижнем слое с повышенным содержанием СаОсв основными минералами являются белит 2СаО · SiO2 , трехкальциевый алюминат 3СаО·Al2O3 и четырехкальциевый алюмоферрит 4СаО·Al2O3· Fe2O3 и почти нет основного минерала алита 3СаО·SiO2. Чем ближе к факелу исследуемый слой кольца, тем меньше содержится СаОсв в результате синтеза алита. Особенностью состава всех слоев является повышенное содержание Fe2O3 и как результат повышенное количество алюмоферрита кальция с более низкой температурой плавления.
Одновременно отобрали пробы утолщенной обмазки в середине зоны спекания. Высота утолщения составляла около 600 мм. Исследовали отдельно слой у основания огнеупорного кирпича, средний и внешний слои обмазки. Пробы так же отличались содержанием неусвоенной СаО. В данном случае повышенное содержание СаОсв наблюдалось в среднем слое и составляло 10,6%, тогда как в нижнем и верхнем слоях СаОсв всего 2,5 и 3,8%. Этот необычный результат свидетельствует о волнообразном движении материала и крайне неустойчивом режиме работы печи, когда под факелом в центре зоны спекания содержание неусвоенной СаО может достигать 10%.
Общим для всех исследованных ранее клинкерных колец перед зоной спекания являлось колебание фазового состава по слоям кольца. Эти колебания фаз по высоте кольца свидетельствуют о нестабильности движения материала по печи и попадании недекарбонизированного материала в зону высоких температур. В этих условиях тепловые процессы опережают химические реакции. Компоненты шихты быстро нагреваются до 1200-1300°С и могут состоять из значительного количества СаОсв и возможно SiО2, при этом основность части шихты значительно повышается и создаются условия для образования до 50 % расплава. В последующем, насыщаясь оксидом кальция, из расплава выкристаллизовываются белит и алит, количество расплава уменьшается, и образуется нарост. Возникнув на начальной стадии, кольцеобразование интенсивно саморазвивается, так как увеличивается разность температур поверхности кольца и материала за кольцом. Повышенное содержание в кольце алюмоферритов кальция еще более способствует кольцеобразованию.
Причина образования подобного вида колец связана с недостаточной подготовкой материала до зоны спекания и высоким контрастом теплового поля печи на данном участке. Такие явления обычно наблюдаются при работе на дальнем и коротком теплонапряженном факеле. Для устранения нежелательного образования колец перед зоной спекания необходимо повышение температуры вторичного воздуха и использование регулируемых газовых горелок.