剛玉冶煉工藝目的有兩個，一是使礬土熔融后重結晶，獲得磨料工業(yè)所需的α-剛玉，二是用碳作還原劑，使雜質還原從而提高制品的氧化鋁成分。本著這個目的，冶煉爐發(fā)生如下三個化學反應：

SiO2+2C=Si+2CO

Fe2O3+3C=2Fe+3CO

TiO2+2C=Ti+2CO

　　這三種反應都是在礬土熔化之后，熔液與固體炭之間發(fā)生的，雖然一氧化碳對氧化硅、一氧化鐵、氧化鈦也有還原作用，但在礬土熔化之前發(fā)生上列反應對剛玉冶煉來說是輕微的，所以毋需去仔細研究固相——氣相反應。

剛玉冶煉爐

　　化學反應既然是在礬土熔化后進行，所以礬土的熔點對反應的進程有極大的影響，通常礬土的熔點在1850℃以上，所以還原反應是在1850℃以上溫度進行，如所周知，溫度提高，化學反應進行的越快，為此應該選擇熔點高的礬土作為冶煉剛玉原料將是極為有利的，但是，關于礬土熔點，并沒有提出特別的要求，這是因為礬土熔點與其品位有關，品位越高，其熔點也高，既然有了品位的要求，高熔點也就有保證了。

　　在冶煉過程中，由于熔液成分逐步純化，熔點也在不斷提高，從而使爐缸溫度升高。這對冶煉是有利的。

　　以上三種化學反應，首先是氧化鐵還原，其次是氧化硅，再之是氧化鈦。

　　當?shù)\土熔化后，在炭粒的周圍，發(fā)生氧化鐵的還原，并有大量的一氧化碳氣體產生，當氧化鐵還原進展到氧化鐵濃度極低之后，氧化硅被還原。氧化硅的還原是在剛剛還原出來的鐵的參與下進行的，所以還原后生成鐵合金;氧化鈦的還原也是在有鐵參與下發(fā)生的，所以鈦還原后也是生成鐵合金。氧化鈦還原在氧化硅之后，當氧化鈦還原到一定程度便發(fā)生氧化鋁的部分還原。金屬態(tài)鋁也是進入鐵合金之中，因鋁的還原也是在鐵參與下進行的。

　　在炭粒周圍發(fā)生的一系列還原反應而生成成分復雜的鐵合金，由于鐵合金和爐液是二個相系，所以當鐵、硅、鈦、鋁還原生成鐵合金后脫離了原來反應系統(tǒng)，從而保證還原反應持續(xù)進行，另一方面因還原反應而使炭粒周圍的各種氧化物濃度迅速降低，于是在爐液內自然造成氧化物濃度差。借液態(tài)分子擴散作用在爐液中氧化物持續(xù)不斷地接近炭粒，直至炭氧化完為止。

　　新生成的鐵合金是微粒體的，因與熔液比重不同而下沉，在下沉運動中由于合金微粒之間接觸而聚集成大顆粒的鐵合金，顆粒越來越大，下沉速度越來越快，***后集中在爐底形成硅鐵層。

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