单晶刚玉在冶炼中，除了与棕刚玉相同的碳对杂质的还原反应外，还有硫化物的反应，矾土中的氧化物都可生成相应的硫化物，其反应方程式为：
Al2O3+3C+3FeS=Al2S3+3Fe+3CO
SiO2+2C+FeS=SiS+Fe+2CO
TiO2+2C+FeS=TiS+Fe+2CO
CaO+C+FeS=CaS+Fe+CO
MgO+C+FeS=MgS+Fe+CO
在这些化学反应中。氧化铝、氧化钙、氧化镁并没有发生还原，只是氧被硫置换生成硫化铝、硫化钙、硫化镁，而氧化钛在生成硫化物的过程中又还原反应，正四价的硅和钛变成了正二价的硅和钛。
氧化硅和氧化钛也可能发生置换反应：
SiO2+2C+2FeS=SiS2+2Fe+2CO
TiO2+2C+2FeS=TiS2+2Fe+2CO
但是，高价的硅、钛硫化物会进一步与其氧化物反应、生成低价硫化物：
SiO2+2C+SiS2=2SiS+2CO
TiO2+2C+TiS2=2TiS+2CO
金属氧化物转化为硫化物是在业态中进行的。因为硫化亚铁的熔点为1193℃，比矾土熔点低得多，所以硫化亚铁先熔融，当矾土熔化后化学反应才会发生。
生成的硫化物在冶炼条件下，有的会升华或进一步变化。如硫化亚铁在解除空气的高温条件下燃烧生成的氧化铁，炉料深部的硫化铁被还原成金属铁。硫化亚硅（SiS）在940℃升华，冶炼中生成的硫化亚硅大部分被挥发掉，残存的在下一步水解时也会解。硫化铝在1550℃开始升华，在冶炼条件下有一部分会升华掉，但大部分与氧化铝互熔生成固熔体。
硫化铝的生成量决定于配入的黄铁矿量。刚玉炉液的熔点随硫化铝含量增多而降低，见图3-10.刚玉晶体的形状与炉液中硫化铝的含量有极大的关系。当熔液中硫化铝含量接近4%时，从熔液中结晶出来的刚玉主要是等轴晶体，颗粒形状特别好。当熔液中硫化铝含量为6.5%时，除了等轴晶体外，还有细长的颗粒。当硫化铝含量达到25%以上时，刚玉晶体大多数为片状和树枝状，而且15μm以下的刚玉晶体大量出现。由此可见，熔体内的硫化铝含量控制在4%~7%较好。
Al2O3-AL2S3系统相图
溶液冷却时，硫化铝熔蚀部分已结晶的刚与生成nAl2O3·mAl2S3固熔体。从单晶刚玉的结构分析发现，除了80%的单晶体外，还有20%的集合体。集合体的存在说明单晶刚玉的晶体是自然结晶，不是从硫化铝熔液中孕育出来的。
硫化铝在单晶刚玉冶炼过程中有四种作用。一是降低熔液的熔点，延长了刚玉的结晶温度范围，从而使刚玉晶体发育良好。二是熔液的熔点比刚玉的结晶温度低很多，所以降低了晶体的热应力。三是由于硫化铝的存在，在结晶过程中有较多的单晶体生成。四是硫化铝的熔蚀作用，使刚玉的形状趋于等体积。
