Magnesiakromtegel var de tidigaste och mest använda eldfasta materialen för den brinnande zonen i cementugnar.
Deras miljörisker har dock blivit allt mer uppenbara, vilket skapar ett akut behov av miljövänliga, hälsomedvetna och kostnadseffektiva alternativ.
Magnesia-järn (aluminium) spinelltegel har dykt upp de senaste åren som ett eldfast material för brinnzonen i cementugnar, främst som en ersättning för magnesiakromtegel.
Dolomittegel har använts internationellt i många år och är det vanligaste eldfasta materialet för brinnzonen i cementugnar globalt; de har använts framgångsrikt i många storskaliga cementugnar.
Dolomit tegelerbjuder utmärkt värmechockbeständighet, tryckhållfasthet, alkalibeständighet och kemisk korrosionsbeständighet. Dessutom är de kromfria och orsakar inte miljöföroreningar.
Under normala driftsförhållanden överstiger deras genomsnittliga livslängd 12 månader. Följaktligen erbjuder dolomittegel ett bättre pris-prestandaförhållande än andra kromfria alternativ, såsom magnesia-aluminium spinelltegel eller magnesia-järn spinell tegel.
Eldfasta tegelstenar av dolomit som innehåller zirkonium har en relativt hög halt av kalciumoxid (CaO). Under drift reagerar kalciumoxiden i tegelstenarna med dikalciumsilikat (C2S) som finns i klinkern och bildar trikalciumsilikat (C3S) på ytan av de eldfasta tegelstenarna.
Detta skyddsskikt uppvisar hög eldfasthet och god kompatibilitet med klinkern, vilket underlättar bildandet av en tjock, stabil ugnsbeläggning.
Denna ugnsbeläggning skyddar ugnsfodret från kemiska angrepp, termisk erosion och direkt mekanisk nötning, samtidigt som den förbättrar cementugnens termiska effektivitet.
Däremot fäster ugnsbeläggningar inte lika lätt på magnesia-kromtegel, och bindningen mellan beläggningen och tegelstenen är ofta svag.
Klinkersmälta, svavel och alkalier kan lätt penetrera tegelstenarnas ytskikt med hög temperatur genom denna mindre täta gränsyta, vilket orsakar nedbrytning av tegelmaterialet under ugnsbeläggningen.
Under ugnsavstängningar och kylning kan ugnsbeläggningen bli svart. -C2S i beläggningen omvandlas till -C2S, vilket gör att beläggningen expanderar i volym och undergår pulverisering.
Vid återstart av ugnen skalar beläggningen ofta av under loppet av flera skift, och det nedbrutna ytskiktet på de eldfasta tegelstenarna kan också lossna.
När högtemperaturytorna på nybrända tegelstenar av magnesia-krom snabbt exponeras för lågor, är de mycket känsliga för försämring-driven av överdriven termisk expansion och erosion, vilket sedan leder till ytterligare skador.
Detta fenomen är särskilt uttalat i ugnar som genomgår frekventa start-stopp-cykler. Följaktligen är livslängden för tegel av magnesia-krom betydligt kortare än för dolomittegel.
Omfattande praktisk erfarenhet tyder på att dolomittegel, under identiska process- och utrustningsförhållanden, i allmänhet har en längre livslängd än motsvarande kvaliteter av magnesia-kromtegel.
I fallet med zirkoniumoxidinnehållande dolomittegel tillsätts zirkoniumoxid till kompositionen. Under kalcineringsprocessen reagerar zirkoniumoxiden med kalk för att bilda zirkonat-högt eldfasta material med smältpunkter så höga som 2430 grader.
Denna reaktion genererar mikrosprickor i tegelstenarna, som hjälper till att stoppa spridningen av sprickor orsakade av stress. Detta förbättrar tegelstenarnas värmechockstabilitet och minskar termisk spjälkning under ugnsavstängningar.
Dolomit tegelstenar kan också genomgå deformation utan att spricka. I lastbärande tester med hög temperatur (1550 grader, 0,17 N/mm²) kan dolomittegel deformeras med mer än 10 % utan att spricka, medan magnesiabaserade eldfasta material vanligtvis spricker efter deformering med mindre än 1 %.
När de utsätts för höga temperaturer - särskilt inom övergångszoner med lägre temperaturer - tenderar dolomittegel att uppvisa krypning snarare än den spröda sprickan som är karakteristisk för magnesia eller magnesia-spinelltegel.