Magnezit-hrom opeke su bile najraniji i najčešće korišteni vatrostalni materijali za zonu gorenja cementnih peći.
Međutim, njihove opasnosti po životnu sredinu postaju sve očiglednije, stvarajući hitnu potrebu za ekološki prihvatljivim, zdravstvenim i isplativim alternativama.
Magnezit-gvozdene (aluminijumske) špinelne opeke su se poslednjih godina pojavile kao vatrostalni materijal za zonu sagorevanja cementnih peći, prvenstveno služeći kao zamena za magnezij-hrom opeke.
Dolomitne opeke se koriste na međunarodnom nivou dugi niz godina i najčešći su vatrostalni materijal za zonu sagorevanja cementnih peći na globalnom nivou; uspješno su primijenjeni u mnogim velikim cementnim pećima.
Dolomitne ciglenude odličnu otpornost na termički udar, čvrstoću na pritisak, alkalnu otpornost i otpornost na hemijsku koroziju. Osim toga, ne sadrže hrom i ne zagađuju okoliš.
U normalnim uslovima rada njihov prosječni vijek trajanja prelazi 12 mjeseci. Posljedično, dolomitne cigle nude bolji omjer cijene i učinka od drugih alternativa bez hroma, kao što su cigle od magnezija i aluminija ili opeke od magnezija i željeza.
Vatrostalne dolomitne opeke koje sadrže cirkonijum imaju relativno visok sadržaj kalcijum oksida (CaO). Tokom rada, kalcijum oksid unutar opeke reaguje sa dikalcijum silikatom (C₂S) prisutnim u klinkeru, formirajući trikalcijum silikat (C₃S) na površini vatrostalnih opeka.
Ovaj zaštitni sloj pokazuje visoku vatrostalnost i dobru kompatibilnost sa klinkerom, olakšavajući formiranje debelog, stabilnog premaza peći.
Ovaj premaz peći štiti oblogu peći od hemijskog napada, toplotne erozije i direktne mehaničke abrazije, dok istovremeno povećava termičku efikasnost cementne peći.
Nasuprot tome, premazi za peći ne prianjaju tako lako na magnezijsko-hrom cigle, a veza između premaza i cigle je često slaba.
Talina klinkera, sumpor i alkalije mogu lako prodrijeti u površinski sloj opeke na visokim temperaturama kroz ovo manje gusto sučelje, uzrokujući degradaciju materijala od opeke ispod premaza peći.
Tokom isključivanja peći i hlađenja, premaz peći može pocrniti. -C₂S unutar premaza se pretvara u -C2S, uzrokujući da se premaz širi u volumenu i podvrgava se usitnjavanju.
Nakon ponovnog pokretanja peći, premaz se često uvelike ljušti tokom nekoliko smjena, a degradirani površinski sloj vatrostalnih opeka također se može odvojiti.
Kada su visokotemperaturne površine novopečenih magnezijsko-hrom opeka brzo izložene plamenu, one su vrlo osjetljive na propadanje - uzrokovano prekomjernim toplinskim širenjem i erozijom - što kasnije dovodi do daljnjeg oštećenja.
Ova pojava je posebno izražena u pećima koje prolaze kroz česte cikluse start-stop. Posljedično, vijek trajanja magnezi-hrom opeke je znatno kraći od vijeka trajanja dolomitnih opeka.
Veliko praktično iskustvo pokazuje da, pod identičnim uslovima procesa i opreme, dolomitne cigle općenito nude duži vijek trajanja od ekvivalentnih razreda magnezijsko-hrom opeke.
U slučaju dolomitnih opeka koje sadrže cirkonij, kompoziciji se dodaje cirkonijum oksid. Tokom procesa kalcinacije, cirkonijum oksid reaguje sa vapnom i formira cirkonate - visoko vatrostalne materijale sa tačkama topljenja do 2430 stepeni.
Ova reakcija stvara mikropukotine unutar cigle, koje pomažu da se zaustavi širenje pukotina izazvanih naprezanjem. Ovo povećava stabilnost opeke od termičkog udara i smanjuje termičko lomljenje tokom zaustavljanja peći.
Dolomitne cigle su također sposobne da se deformiraju bez pucanja. U testovima nosivosti pri visokim temperaturama (1550 stepeni, 0,17 N/mm²), dolomitne cigle se mogu deformirati za više od 10% bez lomljenja, dok vatrostalni materijali na bazi magnezija obično pucaju nakon deformacije za manje od 1%.
Kada su izložene visokim temperaturama – posebno u prijelaznim zonama s nižim temperaturama – dolomitne cigle imaju tendenciju da ispolje puzanje, a ne krhki lom karakterističan za cigle od magnezija ili magnezija i špinela.