Os tijolos de cromo-magnésia foram os primeiros e mais comumente usados materiais refratários para a zona de queima de fornos de cimento.
No entanto, os seus riscos ambientais tornaram-se cada vez mais evidentes, criando uma necessidade urgente de alternativas ecológicas, conscientes da saúde e económicas.
Os tijolos de espinélio de ferro-magnésia (alumínio) surgiram nos últimos anos como material refratário para a zona de queima de fornos de cimento, servindo principalmente como substituto dos tijolos de cromo-magnésia.
Os tijolos de dolomita têm sido usados internacionalmente há muitos anos e são o material refratário mais comum para a zona de queima de fornos de cimento em todo o mundo; eles foram aplicados com sucesso em muitos fornos de cimento de grande escala.
Tijolos dolomitaoferecem excelente resistência ao choque térmico, resistência à compressão, resistência a álcalis e resistência à corrosão química. Além disso, são isentos de cromo e não causam poluição ambiental.
Em condições normais de operação, sua vida útil média ultrapassa 12 meses. Consequentemente, os tijolos de dolomita oferecem uma melhor relação preço-desempenho do que outras alternativas sem cromo, como os tijolos de espinélio de magnésio-alumínio ou os tijolos de espinélio de ferro e magnésia.
Os tijolos refratários de dolomita contendo zircônio têm um teor relativamente alto de óxido de cálcio (CaO). Durante a operação, o óxido de cálcio contido nos tijolos reage com o silicato dicálcico (C₂S) presente no clínquer, formando silicato tricálcico (C₃S) na superfície dos tijolos refratários.
Esta camada protetora apresenta alta refratariedade e boa compatibilidade com o clínquer, facilitando a formação de um revestimento de forno espesso e estável.
Este revestimento do forno protege o revestimento do forno contra ataques químicos, erosão térmica e abrasão mecânica direta, ao mesmo tempo que aumenta a eficiência térmica do forno de cimento.
Em contraste, os revestimentos do forno não aderem tão facilmente aos tijolos de cromo-magnésia, e a ligação entre o revestimento e o tijolo é frequentemente fraca.
O derretimento do clínquer, o enxofre e os álcalis podem penetrar facilmente na camada superficial de alta temperatura dos tijolos através desta interface menos densa, causando degradação do material do tijolo abaixo do revestimento do forno.
Durante as paradas e o resfriamento do forno, o revestimento do forno pode ficar preto. O -C₂S dentro do revestimento se transforma em -C₂S, fazendo com que o revestimento se expanda em volume e sofra pulverização.
Ao reiniciar o forno, o revestimento muitas vezes descasca extensivamente ao longo de vários turnos, e a camada superficial degradada dos tijolos refratários também pode se desprender.
Quando as superfícies de alta temperatura dos tijolos de cromo-magnésia recém-cozidos são rapidamente expostas às chamas, elas são altamente suscetíveis à deterioração causada pela expansão térmica excessiva e pela erosão - o que subsequentemente leva a danos adicionais.
Este fenômeno é particularmente pronunciado em fornos que passam por ciclos freqüentes de start-stop. Conseqüentemente, a vida útil dos tijolos de cromo-magnésia é significativamente menor do que a dos tijolos de dolomita.
A extensa experiência prática indica que, sob condições idênticas de processo e equipamento, os tijolos de dolomita geralmente oferecem uma vida útil mais longa do que tipos equivalentes de tijolos de cromo-magnésia.
No caso de tijolos de dolomita contendo zircônia, é adicionado óxido de zircônio à composição. Durante o processo de calcinação, o óxido de zircônio reage com a cal para formar zirconatos - materiais altamente refratários com pontos de fusão de até 2.430 graus.
Esta reação gera microfissuras nos tijolos, que ajudam a impedir a propagação de fissuras induzidas por tensão. Isto aumenta a estabilidade dos tijolos ao choque térmico e reduz a fragmentação térmica durante as paradas do forno.
Os tijolos de dolomita também são capazes de sofrer deformação sem rachar. Em testes de suporte de carga em alta temperatura (1550 graus, 0,17 N/mm²), os tijolos de dolomita podem deformar-se em mais de 10% sem fraturar, enquanto os refratários à base de magnésia normalmente quebram após deformarem-se em menos de 1%.
Quando expostos a altas temperaturas - especialmente em zonas de transição de baixa temperatura - os tijolos de dolomita tendem a apresentar fluência em vez da fratura frágil característica dos tijolos de magnésia ou de magnésia-espinélio.