Магнези-хром цигле су биле најранији и најчешће коришћени ватростални материјали за зону сагоревања цементних пећи.
Међутим, њихове опасности по животну средину постале су све очигледније, стварајући хитну потребу за еколошки прихватљивим, здравственим и исплативим алтернативама.
Магнезит-гвоздене (алуминијумске) шпинелне опеке су се последњих година појавиле као ватростални материјал за зону сагоревања цементних пећи, првенствено служећи као замена за магнезиј-хром цигле.
Доломитне цигле се користе на међународном нивоу дуги низ година и најчешћи су ватростални материјал за зону сагоревања цементних пећи на глобалном нивоу; успешно су примењени у многим великим цементним пећима.
Доломитне цигленуде одличну отпорност на топлотни удар, чврстоћу на притисак, отпорност на алкалије и отпорност на хемијску корозију. Штавише, не садрже хром и не загађују животну средину.
У нормалним условима рада, њихов просечан радни век прелази 12 месеци. Сходно томе, доломитне цигле нуде бољи однос цене и перформанси од других алтернатива без хрома, као што су цигле од магнезијума и алуминијума или опеке од магнезијума и гвожђа.
Ватросталне опеке од доломита које садрже цирконијум имају релативно висок садржај калцијум оксида (ЦаО). Током рада, калцијум оксид у цигли реагује са дикалцијум силикатом (Ц₂С) присутним у клинкеру, формирајући трикалцијум силикат (Ц₃С) на површини ватросталних цигли.
Овај заштитни слој показује високу ватросталност и добру компатибилност са клинкером, олакшавајући формирање дебелог, стабилног премаза пећи.
Овај премаз пећи штити облогу пећи од хемијског напада, топлотне ерозије и директне механичке абразије, док истовремено повећава термичку ефикасност цементне пећи.
Насупрот томе, премази за пећи не пријањају тако лако на цигле од магнезијум-хрома, а веза између премаза и цигле је често слаба.
Растлина клинкера, сумпор и алкалије могу лако продрети у површински слој цигле на високој температури кроз овај мање густ интерфејс, изазивајући деградацију материјала од опеке испод премаза пећи.
Током искључивања и хлађења пећи, премаз пећи може постати црн. -Ц2С унутар премаза се трансформише у -Ц2С, узрокујући да се премаз прошири у запремини и подвргне уситњавању.
Након поновног покретања пећи, премаз се често љушти у великој мери током неколико смена, а деградирани површински слој ватросталне цигле такође може да се одвоји.
Када су високотемпературне површине новопечених цигли од магнезијум-хрома брзо изложене пламену, оне су веома подложне пропадању - изазваном прекомерним топлотним ширењем и ерозијом - што последично доводи до даљег оштећења.
Ова појава је посебно изражена у пећима које пролазе кроз честе циклусе старт-стоп. Сходно томе, век трајања цигле од магнезијума и хрома је знатно краћи него код доломитних опека.
Велико практично искуство указује на то да, под идентичним условима процеса и опреме, доломитне цигле генерално нуде дужи век трајања од еквивалентних класа магнезиј-хром опеке.
У случају доломитних опека које садрже цирконијум, у композицију се додаје цирконијум оксид. Током процеса калцинације, цирконијум оксид реагује са кречом и формира цирконате - високо ватросталне материјале са тачкама топљења до 2430 степени.
Ова реакција ствара микро-пукотине унутар цигле, које помажу да се заустави ширење пукотина изазваних стресом. Ово побољшава стабилност цигли од топлотног удара и смањује термичко ломљење током гашења пећи.
Доломитне цигле су такође способне да се деформишу без пуцања. У тестовима носивости при високим температурама (1550 степени, 0,17 Н/мм²), доломитне цигле се могу деформисати за више од 10% без ломљења, док ватростални материјали на бази магнезијума обично пуцају након деформисања за мање од 1%.
Када су изложене високим температурама – посебно у прелазним зонама са нижим температурама – доломитне цигле имају тенденцију да испоље пузање, а не крти лом карактеристичан за цигле од магнезијума или магнезијум-спинел.