燒成高鋁電爐爐頂磚是采用向燒結礬土物料中加入粘土結合粘土)而生產的。因此，它們的結構主要由燒結礬土顆粒決定，所以燒結礬土顆粒的體積變化，必然會引起耐火磚的宏觀體積變化，這對耐火磚的尺寸準確性、密度和耐火性能，都會產生不利的影響。這種耐火材料的燒成，實際上是燒結礬土顆粒與結合粘土在一起燒結。在這一過程中，由于致密的剛玉相能按下式反應轉變成密度較低的莫來石而產生膨脹。
在各種高鋁耐火材料中，Al2O3≈70％的耐火材料的膨脹量最大。這可用莫來石的化學組成來解釋，因為其組成接近3：2型莫來石的組成。解決這一問題的關鍵是控制其化學組成以改變高鋁耐火材料中的礦物結構以及使化學成分趨于均勻化，從而達到控制高鋁耐火材料的過分膨脹的目的。
高鋁耐火材料(磚)燒成時的莫來石化過程所產生的小的莫來石晶粒，都在燒結礬土顆粒外圍及顆粒內部形成，它不僅趨向于推動顆粒分離，而且會導致顆粒破裂，從而使材料內部產生薄弱結構。通過眾多的試驗研究的結果得出：高鋁耐火材料內部產生的這種薄弱結構是與所用燒結礬土顆粒中的熔劑有關的。
因為熔劑降低了該種耐火材料的耐火度，使之在燒成時所形成的液相大大增加。在這種情況下，由于燒結礬土顆粒中玻璃相過多和莫來石支承骨架不足而使耐火性能嚴重下降。由此就不難推斷，高鋁耐火材料中玻璃相含量高時，其Al2O3含量高也可能會變成無關緊要和失去意義。
解決熔劑的不利影響，鐙達建議可以通過摻入較純的合成高鋁物料細粉或者盡量減少結合粘土的用量，以使熔劑的不利影響降低到最低限度。采用這些措旋可降低莫來石的生成量，從而減少耐火磚在燒成時的膨脹。所有這些措施都有助于改進高鋁耐火材料的高溫性能，并抵制其高溫形變。
改變燒結礬土物料中的礦相結構特性，可導致獲得體積更加穩(wěn)定的燒結礬土顆粒和一定數量的玻璃相。因為這種玻璃相在高溫下即為液相，它為熔劑擴散到燒結礬土表面提供了通道，并與基質反應，在顆粒表面形成一層滑膜，這種滑膜是導致該材料過早變形的原因。
因此，當高鋁耐火材料在制造和使用時產生過大膨脹時，必然會導致其耐火性能下降，并在高溫時易于變形，在使用過程中會導致砌體疏松，從而降低它們的使用壽命。
不過，適量的熔劑對改進燒結礬土的密度是有作用的，特別是對氣孔率和常溫耐壓強度有重要影響。因為它可使燒結礬土顆粒的體積密度更高，具有理想的幾何形狀。我們早已了解到，決定燒結礬土物料能否作為高級原料使用的一項重要因素，是燒結礬土的化學和礦物組成對耐火磚的耐火性能的影響程度，因為原料組成中熔劑含量適當增加，會導致在燒結礬土中形成富莫來石支架的基質。這方面的顯著效果是選用這種原料生產的耐火材料，由于密度高、基質部分Al2O3含量分布均勻，因而抗高溫荷重能力高。此外，這種耐火材料的熱穩(wěn)定性也高。
采用預合成高鋁物料作基質，可明顯地提高高鋁耐火材料的致密度和耐火性能。這是因為，加入合成原料時其膨脹減少了。
膨脹減少的原因是它們比礬土一粘土組成物純度提高了。通常，燒成高鋁耐火材料(磚)中溶質適當增加，可使之在燒成時加速莫來石的形成。因為溶質起著助熔劑的作用，它們作為活化中心加速了固體狀態(tài)的反應，尤其是在這種狀態(tài)下所形成的玻璃相增進了催化作用，并使反應物更加緊密接觸。采用加入預合成原料生產的高鋁耐火材料(磚)，與礬土一粘土質高鋁耐火材料磚)相比，其開始沉陷的溫度較高，而且沉陷量也較少。眾多的研究結果都表明，高鋁耐火材料質量的改進，與其氣孔率并沒有關系。顯然，合乎邏輯的解釋是，應用膨脹小的預合成原料和較純的基質，能明顯地提高高鋁耐火材料的質量。
當采用預合成高鋁質原料作顆粒時，由于在預合成時發(fā)生的礦物和結構上的變化，使得該顆粒料變得更加穩(wěn)定，所以在燒成時即使再加新的結合粘土，其膨脹也會小，因而有利于致密結構的形成。
由以上的討論可以得出，這種預合成顆粒的體積穩(wěn)定性高，可使高鋁耐火磚更加致密，Al2O3在基質中分布均勻，并形成了富莫來石骨架。因而這種耐火材料是一種抗蝕性能高的理想的高鋁耐火材料。
利用預合成高鋁質物料，可為制磚提供一種結構理想的(主要是非規(guī)則的)體積穩(wěn)定的顆粒，非規(guī)則的預合成高鋁質物料顆粒外形，可導致形成交錯互鎖的致密結構。同時，顆粒中Al2O3含量和高鋁耐火材料(磚)基質中的Al2O3含量分布合理，從而提高了該耐火材料在高溫下的荷重性能(荷重軟化溫度高)。
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