在一種鍛燒后的棕剛玉樣品中，蘭色顆粒所占比例為典型二氧化鈦(TiO2)含量技術(shù)條件2. 4%～3.0%的高到中等范圍，而非蘭顆粒則低于技術(shù)條件的下限?？赡艽嬖谀撤N棕剛玉，其化學(xué)成分在典型的技術(shù)條件范圍之內，但煅燒后卻不會(huì )發(fā)蘭，那是因為它多數是低二氧化鈦顆粒的混合物，摻雜了一些高二氧化鈦顆粒。

　　一些棕剛玉制造商在棕剛玉中添加約0.25%的MgO，借以控制棕剛玉煅燒后的顏色，含有這種氧化鎂添加劑的棕剛玉趨于具有更深的，更一致的煅燒蘭色。推測這是因為MgO抑制了TiO2晶粒的生長(cháng)，使其尺寸保持在能使蘭光散射的范圍之內。

　　棕剛玉的韌性隨著(zhù)TiO2晶核的生長(cháng)而增強。均勻彌散在α-氧化鋁晶粒內部的TiO2相使顆粒增韌。在一種陶瓷材料中彌散著(zhù)很好地隔離的第二相是一個(gè)大家熟知的材料增韌的機理。韌性增強***大的點(diǎn)在棕剛玉發(fā)出蘭色之前。蘭色不僅對棕剛玉的消費者的商品化是重要的，而且它還表明此時(shí)棕剛玉已經(jīng)充分地煅燒到了增加其韌性的程度。
 
　　棕剛玉中氧化鈦(總是報告TiO2)的化學(xué)分析，僅僅給出的是氧化鈦的總含量，而沒(méi)有在玻璃相中固溶的TiO3和TiO2或鈦酸鋁第三相(TiO2Al2O3)之間加以區分，其中第三相是存在氧化鋁晶粒表面上的。

　　可以通過(guò)熱處理棕剛玉樣品來(lái)確定α-氧化鋁晶體中氧化鈦的含量。檢驗的樣品是把單一粒度的棕剛玉與少量的純凈陶瓷結合劑混合，再將混合物倒入模子里壓成片，然后在控制氧化條件下焙燒該片。如果***后這個(gè)片沒(méi)有變蘭，應把同樣粒度號樣品再提交化學(xué)分析。建議棕剛玉做若干粒度的煅燒顏色檢驗。

　　未熔材料

　　未熔的爐料在傾倒式熔煉爐傾倒時(shí)，會(huì )變成棕剛玉結晶塊內部或頂部的夾帶物。一些未熔材料總是出現在爐子的頂緣。如果出現了過(guò)多的未熔混合物，在傾倒時(shí)它們會(huì )倒入接包。在固定式的或間歇式爐的情況下，生產(chǎn)的結晶塊外表面上總是存在未全部熔化的材料。這種未全部熔化的材料將被去除并重新熔煉。未熔材料可能包括鈣質(zhì)的鋁礬土，燒結的鋁礬土，碳(焦炭或煤)，以及來(lái)自鐵屑氧化產(chǎn)生的氧化鐵，鐵屑可以用磁選選出，但非磁性氧化鐵則不能完全選出。燒結鋁礬土非常堅韌，可經(jīng)受住破碎，并呈淺棕色顆粒。

　　少量的未熔材料會(huì )在陶瓷件上產(chǎn)生棕色或黑色的斑點(diǎn)。棕剛玉這種形式的污染可以進(jìn)行檢驗，即按上一節講的方法將單粒度棕剛制成片，用此片進(jìn)行斑點(diǎn)的檢驗。

　　氧化鋯

　  通常很少考慮鋁礬土中或棕剛玉中二氧化鋯的含量。在一些鋁礬土中天生地有二氧化鋯存在，并且在熔煉過(guò)程中不能去除。有的研究發(fā)現，它阻礙了棕剛玉在氧化氣氛中加熱時(shí)向蘭色的轉變。通常，棕剛玉中二氧化鋯含量<0.25%時(shí)，不影響蘭色的煅燒色，但如果ZrO2含量>0.25%時(shí)，就應該做煅燒色片進(jìn)行檢驗了。

　　氧化鈣

　　氧化鈣是在棕剛玉中發(fā)現的主要的堿金屬氧化物，CaO與氧化鈉(Na2O)、氧化鉀(K2O)一起形成棕剛玉中的β-氧化鋁其特點(diǎn)是韌性低。少量的堿金屬雜質(zhì)能把大量的氧化鋁聯(lián)在一起，這些氧化鋁將變成棕剛玉中的α-氧化鋁晶粒。β-氧化鋁***終成為玻璃熔渣相的一部分，從而增加了棕剛玉中存在的玻璃相。

　　堿性雜質(zhì)會(huì )降低玻璃相的熔點(diǎn)，因而導致棕剛玉降低了可承受的工作溫度。在某些樹(shù)脂結合劑磨具中，令人擔心的是堿性物質(zhì)經(jīng)長(cháng)時(shí)間庫存會(huì )腐蝕樹(shù)脂結合劑系統，引起結合劑強度的喪失，縮短磨具允許庫存時(shí)間。

　　CaO存在于鈣質(zhì)鋁礬土和用作棕剛玉冶煉時(shí)還原劑的焦炭和煤中。因此對所有的原料，都必須監控其CaO的含量。棕剛玉中CaO的***高允許含量取決于使用的場(chǎng)合。在高質(zhì)量的磨具和***耐材的應用中，CaO在棕剛玉塊中含量上限為≤0.15%。在要求較低的應用中，CaO含量的允許值可以為<0.25%，甚至≤0.3%。對棕剛玉顆粒，通常的需求為CaO含量<0.1%。

　　應再次提請注意的是，β-氧化鋁和玻璃熔渣相沒(méi)有棕剛玉中α-氧化鋁晶粒那樣的韌性。由于其在破碎時(shí)易碎且易細化，故它們的粒度趨于集中在細粒范圍。

　　硫

　　棕剛玉中的硫一般達不到引起問(wèn)題的含量水平。硫的來(lái)源通常是用作還原劑的焦炭或煤在熔煉過(guò)程中帶進(jìn)來(lái)的。從環(huán)境及產(chǎn)品質(zhì)量的觀(guān)點(diǎn)來(lái)說(shuō)，需要使用低硫含量的碳源。在熔煉過(guò)程中，高硫含量的碳源會(huì )造成爐子冒出難聞氣味的煙。

　　如果硫與其他金屬的化合物在熔煉中氧化生成的硫化物在熔煉過(guò)程中繼續存在。例如，相信硫會(huì )對鐵有親合力，在還原條件下會(huì )生成硫化鐵。在氧化氣氛中，溫度升高時(shí)，棕剛玉中的硫化物是不穩定的。棕剛玉中的硫往往導致在高溫氧化氣氛中生產(chǎn)或使用的產(chǎn)品發(fā)泡和結構疏松。

　　硫化鐵在1180℃以上的氧化氣氛中會(huì )氧化，而硫則變成SOx氣體。硫的氣化并逸出會(huì )引起氣泡的產(chǎn)生，同時(shí)殘存的氧化鐵將造成基于陶瓷材料的棕剛玉的局部熔化。這些由于局部熔化形成的氣泡和斑點(diǎn)可能使產(chǎn)品報廢。

　　用作還原劑的焦炭中硫的含量一般規定?lt;1%。煤中的硫含量的范圍是1%～10%。在有些煤中,硫已經(jīng)以黃鐵礦(FeS2)的形式存在，由于棕剛玉的熔煉是在還原氣氛中進(jìn)行的，可以想象黃鐵礦在熔煉過(guò)程中會(huì )繼續存在。為了使硫污染盡可能減小，應使用低硫煤作還原劑。

　　如果棕剛玉中硫的含量低于0.05%，則無(wú)妨礙。硫含量應使用總碳測定儀，用燒酌法進(jìn)行分析。

　　碳和碳化物

　　在棕剛玉生產(chǎn)中有二種形式的碳要加以考慮?；钚蕴己蛫A雜碳?；钚蕴际卿X礬土還原為棕剛玉使用的碳源。夾雜炭是未經(jīng)氧化的大顆粒，例如石墨電極、爐襯，以及熔液接包襯(爐子為傾倒爐時(shí))。

　　活性碳

　　用來(lái)還原鋁礬土的碳源的添加量要通過(guò)計算以使棕剛玉有理想的化學(xué)組分。添加量是這樣計算的：在還原鋁礬土需要的碳量的理論值基礎上再加上碳的增加量——對于焦炭增加量10% 以?xún)?，對煤則***高增加25%。

　　這一增量碳目的是補償爐損。原料的不適當混合或不適當的爐前操作，可能會(huì )導致鋁礬土的過(guò)還原或欠還原，欠還原會(huì )導致高二氧化硅和高二氧化鈦，過(guò)還原會(huì )造成氧化鈦還原到較低的狀態(tài)，氧化鋁還原成碳化鋁(Al4C3)。

　　根據棕剛玉的化學(xué)成分技術(shù)條件應避免在過(guò)還原或欠還原條件下生產(chǎn)棕剛玉。雖然把超出技術(shù)條件的材料與好的材料混合后也能夠滿(mǎn)足化學(xué)成分的技術(shù)條件，但不能為特殊的***終用途所接受。

　　在熔煉過(guò)程中過(guò)還原可能造成碳化鋁的生成，它在氧化氣氛中轉化成氧化鋁和CO2。在高溫度條件下，碳化鋁會(huì )分解成氫氧化鋁和沼氣(甲烷)。

　　夾雜碳

　　如果電極崩裂了，一大塊落入熔液，可能不會(huì )在還原過(guò)程消耗完。原封不動(dòng)的電極的碎塊可能隨熔液倒入接包中。爐子的碳襯或更經(jīng)常地來(lái)自熔液接包襯上的碳基耐火材料也可能夾雜進(jìn)結晶塊里或者表面上。

　　在破碎過(guò)程中，這種碳會(huì )散布開(kāi)來(lái)形成游離碳。下面的簡(jiǎn)單試驗可以確定游離碳的存在：取一些懷疑有游離碳的樣品，放入燒杯，用水蓋住。將棕剛玉攪動(dòng)幾秒鐘，讓其沉降。如果其中有游離碳的話(huà)，它將浮在水面上。

　　鐵

　　棕剛玉中的鐵用化學(xué)分析方法檢定，并報告Fe2O3的指標。在棕剛玉中，鐵以某種氧化物或金屬狀態(tài)存在，且既可是磁性的，亦可是非磁性的。

　　磁性鐵

　　磁性鐵主要以硅鐵(FeSi)或黑鐵二種形式存在于棕剛玉中，硅鐵是鐵和二氧化硅從鋁礬土中被還原出來(lái)時(shí)的副產(chǎn)品。如果鋁礬土中鐵含量低，而二氧化硅的含量高，爐料中要添加鐵，以保證硅鐵中的硅含量低于15%，由于鐵的含量為85%，則FeSi在室溫下為磁性的，并且可以用磁選機分離出來(lái)。

　　FeSi的磁性大小取決于溫度，隨溫度升高而減小。如果一塊結晶塊破碎后通過(guò)磁選機，此時(shí)它如果還是熱的話(huà)，則FeSi的磁性會(huì )降低，就不能被去除。黑鐵或金屬鐵是破碎機和處理設備磨損帶進(jìn)的鐵，容易用磁選機去除。

　　非磁性鐵

　　非磁性鐵主要以FeSi或非磁性磨損鐵二種形式存在。如果FeSi中硅的比例>15%，則FeSi就是弱磁性或非磁性的。

　　非磁性磨損鐵與黑鐵有相同的來(lái)源，只是這來(lái)源是非磁性的，破碎機零件運輸帶及篩網(wǎng)時(shí)常有非磁性的鋼，***常見(jiàn)的有錳鋼、不銹鋼等。這些鋼的細粒，以及弱磁或非磁的硅鐵可以用高強磁選機去除，然而，使用高強磁選機會(huì )導致相當數量可接受的材料被去除。棕剛玉中鐵的檢驗磨料級的棕剛玉料中Fe2O3的典型技術(shù)條件為≤1.0%，耐火材料級的料中為≤1.5%，鐵含量用標準的化學(xué)分析方法檢定。除化學(xué)分析之外，還推薦考慮對金屬鐵的補充檢驗。

　　黑鐵和磁性鐵的檢驗方法是將小顆粒的稱(chēng)過(guò)的棕剛玉樣品從小磁鐵下面通過(guò)并稱(chēng)量磁鐵吸上的材料的重量。這個(gè)檢驗給出了樣品中存在的金屬鐵的定量值。如果其含量值低于化學(xué)分析報告的鐵的總含量，則需要做進(jìn)一步的檢驗。

　　進(jìn)一步酸洗檢驗棕剛玉中的鐵是需要的。在這個(gè)檢驗中，稱(chēng)取一定量的棕剛玉樣品和鹽酸溶液，放入燒杯放置一定時(shí)間。用某種分析鐵的專(zhuān)用的分析方法，定量地采集溶液進(jìn)行分析并確定溶解的鐵的量。用這種方法確定的鐵的重量百分比就是以金屬鐵形式存在的鐵的量，余下的則是以氧化物形式存在的。