Magnesio-chromové cihly byly nejstarší a nejběžněji používané žáruvzdorné materiály pro vypalovací zónu cementářských pecí.
Jejich nebezpečí pro životní prostředí je však stále zjevnější, což vytváří naléhavou potřebu ekologických, zdravotně nezávadných a nákladově efektivních alternativ.
Magnesio-železné (hliníkové) spinelové cihly se v posledních letech objevily jako žáruvzdorný materiál pro vypalovací zónu cementářských pecí, sloužící především jako náhrada za magnéziové-chromové cihly.
Dolomitové cihly se mezinárodně používají již mnoho let a jsou celosvětově nejběžnějším žáruvzdorným materiálem pro spalovací zónu cementářských pecí; byly úspěšně aplikovány v mnoha velkokapacitních cementářských pecích.
Dolomitové cihlynabízí vynikající odolnost proti tepelným šokům, pevnost v tlaku, odolnost vůči alkáliím a odolnost proti chemické korozi. Navíc neobsahují chrom a neznečišťují životní prostředí.
Za normálních provozních podmínek jejich průměrná životnost přesahuje 12 měsíců. V důsledku toho dolomitové cihly nabízejí lepší poměr ceny a výkonu než jiné bezchromové alternativy, jako jsou magnézio-hliníkové spinelové cihly nebo magnézio-železné spinelové cihly.
Dolomitové žáruvzdorné cihly obsahující zirkonium mají relativně vysoký obsah oxidu vápenatého (CaO). Během provozu oxid vápenatý v cihlách reaguje s dikalciumsilikátem (C2S) přítomným ve slínku za vzniku trikalciumsilikátu (C3S) na povrchu žáruvzdorných cihel.
Tato ochranná vrstva vykazuje vysokou žáruvzdornost a dobrou kompatibilitu se slínkem, což usnadňuje tvorbu silného, stabilního povlaku v peci.
Tento povlak pece chrání vyzdívku pece před chemickým napadením, tepelnou erozí a přímým mechanickým otěrem a současně zvyšuje tepelnou účinnost cementářské pece.
Naproti tomu povlaky pro pece nepřilnou tak snadno k hořčíkově chromovým cihlám a vazba mezi povlakem a cihlou je často slabá.
Tavenina slínku, síra a alkálie mohou snadno proniknout vysokoteplotní povrchovou vrstvou cihel přes toto méně husté rozhraní a způsobit degradaci materiálu cihel pod povlakem pece.
Během odstávek pece a chlazení může povlak pece zčernat. -C2S v povlaku se přemění na -C2S, což způsobí, že povlak expanduje v objemu a podstoupí pulverizaci.
Po opětovném spuštění pece se povlak často během několika směn značně odlupuje a může se také oddělit degradovaná povrchová vrstva žáruvzdorných cihel.
Když jsou vysokoteplotní povrchy nově vypálených magnéziových chromových cihel rychle vystaveny plamenům, jsou vysoce náchylné k poškození způsobenému nadměrnou tepelnou roztažností a erozí, což následně vede k dalšímu poškození.
Tento jev je zvláště výrazný u pecí, které podstupují časté cykly start-stop. V důsledku toho je životnost magnéziových chromových cihel výrazně kratší než u dolomitových cihel.
Rozsáhlé praktické zkušenosti naznačují, že za stejných podmínek procesu a zařízení nabízejí dolomitové cihly obecně delší životnost než ekvivalentní třídy magnesia-chromových cihel.
V případě dolomitových cihel obsahujících oxid zirkoničitý se do kompozice přidává oxid zirkoničitý. Během procesu kalcinace oxid zirkoničitý reaguje s vápnem za vzniku zirkoničitanových vysoce žáruvzdorných materiálů s teplotami tání až 2430 stupňů.
Tato reakce vytváří v cihlách mikrotrhliny, které pomáhají zastavit šíření trhlin vyvolaných napětím. To zvyšuje stabilitu cihel proti tepelnému šoku a snižuje tepelné odlupování během odstávek pece.
Dolomitové cihly jsou také schopné deformace bez praskání. Při vysokoteplotních zkouškách únosnosti (1550 stupňů, 0,17 N/mm²) se dolomitové cihly mohou deformovat o více než 10 % bez lámání, zatímco žáruvzdorné materiály na bázi hořčíku obvykle praskají po deformaci o méně než 1 %.
Když jsou dolomitové cihly vystaveny vysokým teplotám, zejména v přechodových zónách s nižší teplotou, mají tendenci vykazovat spíše tečení než křehký lom charakteristický pro magnéziové nebo magnéziové spinelové cihly.