Batu bata Magnesia-krom adalah bahan tahan api paling awal dan paling umum digunakan untuk zona pembakaran tempat pembakaran semen.
Namun, bahaya lingkungan yang ditimbulkannya semakin nyata, sehingga menciptakan kebutuhan mendesak akan alternatif yang ramah lingkungan, sadar kesehatan, dan hemat biaya.
Batu bata spinel besi magnesia (aluminium) telah muncul dalam beberapa tahun terakhir sebagai bahan tahan api untuk zona pembakaran tanur semen, terutama berfungsi sebagai pengganti batu bata magnesia-krom.
Batu bata dolomit telah digunakan secara internasional selama bertahun-tahun dan merupakan bahan tahan api yang paling umum untuk zona pembakaran tanur semen secara global; mereka telah berhasil diterapkan di banyak tempat pembakaran semen skala besar.
Batu bata dolomitmenawarkan ketahanan guncangan termal yang sangat baik, kekuatan tekan, ketahanan alkali, dan ketahanan korosi kimia. Selain itu, bahan ini bebas kromium dan tidak menyebabkan pencemaran lingkungan.
Dalam kondisi pengoperasian normal, masa pakai rata-ratanya melebihi 12 bulan. Akibatnya, batu bata dolomit menawarkan rasio harga-kinerja yang lebih baik dibandingkan alternatif bebas kromium lainnya, seperti batu bata spinel magnesia-aluminium atau batu bata spinel besi magnesia.
Batu bata tahan api dolomit yang mengandung zirkonium memiliki kandungan kalsium oksida (CaO) yang relatif tinggi. Selama pengoperasian, kalsium oksida di dalam batu bata bereaksi dengan dikalsium silikat (C₂S) yang ada di klinker, membentuk trikalsium silikat (C₃S) pada permukaan batu bata tahan api.
Lapisan pelindung ini menunjukkan sifat tahan api yang tinggi dan kompatibilitas yang baik dengan klinker, sehingga memfasilitasi pembentukan lapisan kiln yang tebal dan stabil.
Lapisan kiln ini melindungi lapisan kiln dari serangan kimia, erosi termal, dan abrasi mekanis langsung, sekaligus meningkatkan efisiensi termal kiln semen.
Sebaliknya, pelapis kiln tidak mudah melekat pada batu bata magnesia-krom, dan ikatan antara pelapis dan batu bata sering kali lemah.
Lelehan klinker, belerang, dan alkali dapat dengan mudah menembus lapisan permukaan batu bata yang bersuhu tinggi melalui antarmuka yang kurang padat ini, menyebabkan degradasi material batu bata di bawah lapisan tungku pembakaran.
Selama penghentian dan pendinginan kiln, lapisan kiln dapat berubah menjadi hitam. -C₂S di dalam lapisan berubah menjadi -C₂S, menyebabkan lapisan mengembang volumenya dan mengalami penghancuran.
Saat tungku dinyalakan kembali, lapisan sering kali terkelupas secara ekstensif selama beberapa kali pergeseran, dan lapisan permukaan batu bata tahan api yang terdegradasi juga dapat terlepas.
Ketika permukaan bersuhu tinggi dari batu bata krom magnesia yang baru dibakar dengan cepat terkena nyala api, maka permukaan tersebut sangat rentan terhadap kerusakan yang disebabkan oleh ekspansi termal yang berlebihan dan erosi yang selanjutnya menyebabkan kerusakan lebih lanjut.
Fenomena ini terutama terlihat pada kiln yang sering mengalami siklus start-stop. Akibatnya, masa pakai batu bata magnesia-krom jauh lebih pendek dibandingkan batu bata dolomit.
Pengalaman praktis yang luas menunjukkan bahwa, dalam kondisi proses dan peralatan yang sama, batu bata dolomit umumnya menawarkan masa pakai lebih lama dibandingkan batu bata magnesia-krom dengan kualitas setara.
Dalam kasus batu bata dolomit yang mengandung zirkonia, zirkonium oksida ditambahkan ke dalam komposisi. Selama proses kalsinasi, zirkonium oksida bereaksi dengan kapur membentuk zirkonat—bahan yang sangat tahan api dengan titik leleh setinggi 2430 derajat.
Reaksi ini menghasilkan retakan mikro di dalam batu bata, yang membantu menahan penyebaran retakan yang disebabkan oleh tegangan. Hal ini meningkatkan stabilitas guncangan termal batu bata dan mengurangi spalling termal selama penghentian kiln.
Batu bata dolomit juga mampu mengalami deformasi tanpa retak. Dalam uji ketahanan beban suhu tinggi (1550 derajat, 0,17 N/mm²), batu bata dolomit dapat berubah bentuk lebih dari 10% tanpa patah, sedangkan refraktori berbasis magnesia biasanya retak setelah berubah bentuk kurang dari 1%.
Ketika terkena suhu tinggi - terutama di zona transisi suhu rendah - batu bata dolomit cenderung menunjukkan sifat merayap dibandingkan dengan karakteristik patah getas dari batu bata magnesia atau batu bata magnesia-spinel.