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刚玉冶炼工艺目的有两个，一是使矾土熔融后重结晶，获得喷砂磨料工业所需的α-刚玉，二是用碳作还原剂，使杂质还原从而提高制品的氧化铝成分。本着这个目的，冶炼炉发生如下三个化学反应：
SiO2+2C=Si+2CO
Fe2O3+3C=2Fe+3CO
TiO2+2C=Ti+2CO
这三种反应都是在矾土熔化之后，熔液与固体炭之间发生的，虽然一氧化碳对氧化硅、一氧化铁、氧化钛也有还原作用，但在矾土熔化之前发生上列反应对刚玉冶炼来说是轻微的，所以毋需去仔细研究固相——气相反应。
刚玉冶炼炉
化学反应既然是在矾土熔化后进行，所以矾土的熔点对反应的进程有极大的影响，通常矾土的熔点在1850℃以上，所以还原反应是在1850℃以上温度进行，如所周知，温度提高，化学反应进行的越快，为此应该选择熔点高的矾土作为冶炼刚玉原料将是极为有利的，但是，关于矾土熔点，并没有提出特别的要求，这是因为矾土熔点与其品位有关，品位越高，其熔点也高，既然有了品位的要求，高熔点也就有保证了。
在冶炼过程中，由于熔液成分逐步纯化，熔点也在不断提高，从而使炉缸温度升高。这对冶炼是有利的。
以上三种化学反应，首先是氧化铁还原，其次是氧化硅，再之是氧化钛。
当矾土熔化后，在炭粒的周围，发生氧化铁的还原，并有大量的一氧化碳气体产生，当氧化铁还原进展到氧化铁浓度极低之后，氧化硅被还原。氧化硅的还原是在刚刚还原出来的铁的参与下进行的，所以还原后生成铁合金;氧化钛的还原也是在有铁参与下发生的，所以钛还原后也是生成铁合金。氧化钛还原在氧化硅之后，当氧化钛还原到一定程度便发生氧化铝的部分还原。金属态铝也是进入铁合金之中，因铝的还原也是在铁参与下进行的。
在炭粒周围发生的一系列还原反应而生成成分复杂的铁合金，由于铁合金和炉液是二个相系，所以当铁、硅、钛、铝还原生成铁合金后脱离了原来反应系统，从而保证还原反应持续进行，另一方面因还原反应而使炭粒周围的各种氧化物浓度迅速降低，于是在炉液内自然造成氧化物浓度差。借液态分子扩散作用在炉液中氧化物持续不断地接近炭粒，直至炭氧化完为止。
新生成的铁合金是微粒体的，因与熔液比重不同而下沉，在下沉运动中由于合金微粒之间接触而聚集成大颗粒的铁合金，颗粒越来越大，下沉速度越来越快，最后集中在炉底形成硅铁层。