金剛砂的主要化學(xué)成分是決定磨料質(zhì)量和性能的重要指標(biāo)。對于磨料，GB/T 2478-1996、GB/T 2479-1996及JB/T 7986 --2001、JB/T 7996-1999等進(jìn)行了相關(guān)規(guī)定。剛玉系磨料中的A1203含量是主要化學(xué)成分指標(biāo)。棕剛玉含A1203 92.5%-97%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))，含Ti02 1.5%-3.8%；白剛玉含A1203 97%--98.5%，含Na20低于0.5%-0.8%，微晶剛玉含AL203 94%-96.5%，含TiO2 2.2%-3.8%；單晶剛玉含A12O3 98%-98.6%；黑剛玉含AL203 62%一77%，F(xiàn)e203大于5%；鋯剛玉含AL203大于98%，含Cr203 0.15%一0.4%。金剛砂磨料的化學(xué)成分隨磨料粒度變化略有波動。磨料粒度越細(xì)、純度越低，雜質(zhì)含量會相應(yīng)增加。
生產(chǎn)金剛砂剛玉磨料的原料
①礬土
是冶煉棕剛玉、微晶剛玉、單晶剛玉的主要原料，礬土又稱鋁土礦。它是以三水鋁(Al203·3H20)、一水鋁石(A1203·H20)為主要組分，還有蛋白石、赤鐵礦、針鐵礦等次要組分的混合物。剛玉磨料主產(chǎn)對礬土的質(zhì)量要求主要是礬土化學(xué)成分、脫水程度、熔點和塊度。
②碳素
是冶煉剛玉類磨料的還原劑，常用的是石油和無煙煤，在選用上應(yīng)嚴(yán)格控制質(zhì)量。
③鋁氧粉
是冶煉白剛玉、鉻剛玉、鋯剛玉的主要原料，其主要成分為A1203，熔點在2000℃以上，是白色粉狀物，含量大于98.4%，含Na20低于0.6%。
④黃鐵礦 (FeS2)是生產(chǎn)單晶剛玉的原料。
⑤鐵屑 是冶煉棕剛玉的稀釋劑與澄清劑，稀釋硅鐵合金的濃度，常用鋼屑、鑄鐵屑。
金剛砂剛玉磨料生產(chǎn)工藝
金剛砂剛玉生產(chǎn)工藝過程主要包括電爐冶煉、冷卻、制粒加工。
①棕剛玉生產(chǎn)工藝
生產(chǎn)棕剛玉的原材料有熟礬土、碳素、鐵屑等。根據(jù)冶煉過程中化學(xué)反應(yīng)平衡式進(jìn)行配料計算，將配好的原料裝入電弧爐內(nèi)，送電開爐，對原料進(jìn)行熔煉，使原料熔化，還原雜質(zhì)氧化物生成并分離鐵合金與棕剛玉熔體。熔煉階段完成后進(jìn)行精煉，其目的是把雜質(zhì)氧化物進(jìn)行充分還原，使?fàn)t內(nèi)熔液溫度提高，化學(xué)成分符合要求，精煉充分后停電出爐。將熔液傾倒入接包，將棕剛玉熔液進(jìn)行冷卻，先自然冷卻，使剛玉熔塊冷卻至常溫。
②白剛玉生產(chǎn)工藝
白剛玉磨料以鋁氧化粉為原料，在電弧爐內(nèi)高溫熔融，經(jīng)熔煉與精煉之后，傾倒注入接包，進(jìn)行冷卻形成白剛玉熔塊。白剛玉冶煉不同于棕剛玉之處在于，電弧爐爐襯材料采用白剛玉砂、氧化鋁粉；熔塊法生產(chǎn)白剛玉，要求爐襯有良好的絕熱性能及良好的透氣性。
③單晶剛玉生產(chǎn)工藝
用礬土、黃鐵礦(FeS2)，碳素、鐵屑等原料在電弧爐內(nèi)冶煉及精煉，出爐傾入接包，進(jìn)行水清洗→磁選→脫水→酸洗→水清洗→脫水→單晶剛玉。
④微晶剛玉生產(chǎn)工藝
與棕剛玉類似，所不同的是在冶煉中要加入適量的還原劑及澄清劑去除雜質(zhì)，控制晶體生長，AL203含量較低；在冷卻時，熔塊厚度較薄(100-200mm)，需快速冷卻，其結(jié)晶細(xì)小。
⑤鉻剛玉生產(chǎn)工藝
類似于白剛玉生產(chǎn)工藝，但在原料中加人的Cr2O3利用率為40%-60%，損失較多。為防止Cr2O3的損失，可在冶煉中后期加人Cr2O3與鋁氧化混合料，提裔銘進(jìn)入固體的含量。
⑥鋯剛玉生產(chǎn)工藝
與棕剛玉大體相同，不同處是在原料中加入大量的鋯英砂或ZrO2，冶煉完畢后，采用快速冷卻工藝。常用的冷卻方法有鋼球冷卻法、半連續(xù)鋼球冷卻法、滾筒擠壓法及隔板冷卻法等。冷卻方法是鋯剛玉獲得微晶結(jié)構(gòu)的關(guān)健。