精選加工天然耐火原料階段的主要特徵是天然耐火原料要經過均化、選礦分級和提純。是合成耐火原料的初級階段也是向人工合成原料過渡的階段，更是人們思想認識的轉化提升階段。
1、白雲石
白雲石是以碳酸鈣和碳酸鎂的復鹽為主要成分的耐火原料，地質成因屬沉積變質型，也是重要的鹼性耐火原料。其CaO、MgO理論質量比接近1.39。CaO、MgO質量比<1.39的稱作鎂質白雲石，是天然菱鎂礦與白雲石的混合體。CaO、MgO質量比>1.39的稱作鈣質白雲石，是方解石和白雲石的混合體。我國白雲石儲量非常豐富，遼寧大石橋的儲量達1.4億t，河北玉田、四川渡口等地白雲石質量也都很好。20世紀五六十年代，白雲石塊經用焦炭做燃料的豎窯煅燒後的熟料用作焦油白雲石磚的主要原料，焦油白雲石磚主要用於煉鋼轉爐和電爐的內襯。因為煉鋼用的耐火原料菱鎂礦主要集中在東北地區，從當時的實際出發，把白雲石作為煉鋼用的耐火原料進行普查，發現我國大部分省市都有優質的白雲石原料且儲量頗豐。
研究了白雲石和鎂白雲石原料的燒結機制，為二步煅燒工藝打下了堅實的理論基礎，鎂質和白雲石質原料採用二步煅燒工藝成了耐火界的共識。20世紀70年代初，洛陽耐火材料研究所與山東掖縣鎂礦合作，將山東掖縣產的高矽(w(SiO2)=4.82%)菱鎂礦經過「熱選」(礦石經輕燒、破碎、篩分，使有用礦物MgO與含SiO2雜質礦物分離)達到富集MgO(w(MgO)≥94%)降低SiO2(w(SiO2)≤3.0%)的目的，打響了天然原料選礦的第一槍。同時，將經過熱選提純的輕燒鎂石，按要求比例配入消石灰，充分混勻，共同細磨，經陳化、混煉、壓塊(成球)、乾燥、煅燒，獲得二步法合成的緻密鎂白雲石砂。
以天然菱鎂礦、白雲石為原料，採用溼法二步煅燒新工藝，製備出了高純高密度人工合成鎂質白雲石熟料，並且製成燒成油浸鎂質白雲石磚，在首鋼轉爐上使用，大獲成功;1978年遼寧海城鎂礦以天然鎂白雲石為原料採用二步煅燒工藝試生產了鎂白雲石砂;並於1978年和1980年分別獲得全國科學大會獎和冶金部及河南省一等成果獎，它們的理化性能列於表1。該兩項成果是用天然原料來人工合成原料的先驅，成為20世紀70年代的亮點。
20世紀80年代初為提供上海寶鋼合成鎂白雲石砂，由國家投資對山東鎂礦的原合成鎂白雲石生產線2017年全國耐火原料學術交流會論文集8進行大規模的擴建改造：新建一處年處理菱鎂石原礦5萬t的浮選廠，新建鎂精礦輕燒車間和改造高溫隧道窯等工程，1986年建成了年產1.3萬t高純鎂白雲石生產線。冶金部於1981年頒布了耐火材料用白雲石的標準，列於表2。
冶金部1990年對1981年的標準修訂為ZBD52002—90，新增加了一個品級特級品(Ⅰ，Ⅱ)。特級品Ⅰ：w(MgO)≥20%，w(SiO2+Al2O3+Fe2O3+Mn3O4)≤2%，w(SiO2)≤1.0%;特級品Ⅱ：w(MgO)≥20%，w(SiO2+Al2O3+Fe2O3+Mn3O4)≤3%，w(SiO2)≤1.50%。
1969年毛主席發出了「開發礦業」的號召。在冶金部領導下，洛陽耐火材料研究所和湖北省地質研究所等對全國耐火原料資源進行了地毯式的調查。調查後根據各省市耐火原料的特點和需要進行了研究和開發。
2、葉蠟石
它是以葉蠟石礦物為主的緻密塊狀礦石。它是一種不經煅燒可直接使用的半矽質耐火原料，其Al2O3含量15%~30%(w)，SiO270%~85%(w)，分為三個級別，即高鋁(w(Al2O3)≥25%)，中鋁(w(Al2O3)18%~25%)，低鋁(w(Al2O3)≤18%)。主要產地有浙江青田，福建福州等地，其儲量超過日本，達數千萬噸，世界第一。
1976年經過撥亂反正，逐步進行改革開放。我國的鋼鐵、水泥、化工等行業先後引進了一批先進的熱工設備和與之配套的高檔耐火材料，那些高檔耐火材料用已有的天然耐火原料生產是達不到製品要求的理化性能，這就為我國人工合成耐火原料的發展起到了促進作用。
20世紀70年代末，含碳耐火材料象「黑旋風」一樣刮遍全球。MgO-C磚、Al2O3-C磚等用的石墨成了人們研究的熱點，其也促進了有機結合劑高檔酚醛樹脂等的研製和使用。
3、石墨
天然石墨大都產於變質巖中，有機碳經區域變質作用或接觸變質作用而形成，火成巖也有發現。工業上根據石墨結晶形態，把天然石墨分成三類：塊狀晶質石墨，鱗片狀石墨和隱晶質石墨(土狀石墨)。我國已探明石墨資源儲量2.6億t，預測資源潛力18.7億t，佔世界石墨基礎儲量的33%，僅次於巴西(約佔世界的38%)，為世界第二大石墨資源國。
我國石墨礦石的石墨含量一般為5%~6%(w)，高的達17%~21%(w)。因此石墨產品都要經過浮選。用途最大最廣的鱗片狀石墨多採用粗精礦再磨再選的浮選流程，即先進行粗磨、粗選，得到以連生體為主的低品位精礦(40%~50%)，然後將低品位精礦再磨再選，再磨次數一般為3~4次，有的到7次，最後精礦品位一般在85%~89%之間，浮選後的精礦只能通過溼法化學反應等提純法，除掉石墨中的雜質，碳的含量才能進一步提高到95%(w)以上。用於耐火材料的石墨通常按純度(碳含量)而後粒度分為不同品級，見表3。也可以參看國家技術監督局頒布的GB3518—83石墨的分類標準，GB/T3518—95產品分類和牌號以及2008年國家質量監督檢驗檢疫總局發布的GB/T3518—2008磷片石墨國家標準。
石墨的消費結構示於圖1：耐火材料26%，鑄造15%，潤滑劑14%，制動襯片13%，鉛筆13%，其他(碳刷、電池、膨脹石墨等)25%。
4、「三石」
「三石」即藍晶石、紅柱石和矽線石。「三石」是一組同質異象無水鋁矽酸鹽類礦物，是一種不經煅燒可以直接使用具有節能和功能性的高鋁質耐火原料。寶鋼70年代末(1978年)引進的矽線石磚、澆注料和可塑料，使我國的耐火材料工作者和地質工作者對「三石」的勘探研究和應用風聲鶴起。世界上已探明的「三石」儲量藍晶石1.08億t，紅柱石1.75億t，矽線石1.14億t。我國藍晶石0.11億t，紅柱石0.67億t，矽線石0.12億t。
目前發現的大型礦床有：藍晶石礦河南南陽、江蘇沐陽、新疆挈布拉蓋等;紅柱石礦有新疆庫爾勒、拜城、遼寧風城，河南西峽等;矽線石礦有黑龍江雞西、林口，河南西峽、內鄉，福建莆田，內蒙古土貴烏拉等處。三種礦都要通過選礦得到的精礦才能用於耐火材料。1986年在雞西建成第一條3000t矽線石生產線，相繼開工建設、改建的選礦廠及加工廠29個。冶金部於1991年頒布了「三石」的標準，見表4。2010年工業和信息化部發布了藍晶石紅柱石矽線石黑色冶金行業標準YB/T4032—2010，該標準增加了很多牌號，值得關注，應用時可查該新標準。
表4 藍晶石精礦的技術條件(YB4032—91)
隨著改革開放政策的深入，我國的耐火原料，如高鋁礬土熟料和鎂砂等出口量加大，發現因塊礦混級，造成煅燒的熟料化學成分、物理指標(體密)波動大。同時因使用的燃料(煤和焦炭)和落後的設備(土豎窯等)帶入雜質多(主要是增SiO2)，造成「一等原料，二等加工，三等價格」的局面。在世界礬土市場上與蓋亞那同為主要供應國，而我國高鋁礬土熟料價格比蓋亞那低1/2~1/3。1982年後，礦山開採混亂，濫挖亂採，採富棄貧，碎礦和粉礦被拋棄，汙染了環境，礦石利用率不足50%。我國老一輩耐火材料專家和學者耳聞目睹，痛心疾首，奔走呼號，提建議獻良策：我國的天然耐火原料要走均化、浮選分級、提純的道路，終于于1990年列入由冶金部牽頭組織的國家「八五」科技攻關計劃，解決「精料」問題。
1979年初，陽泉鋁礬土礦與鞍山焦耐院採用原礦細磨、均化、成球法，煅燒出250t高鋁熟料球，w(Al2O3)=73%，體積密度2.7~2.98g·cm-3。洛陽耐火材料研究所與澠池鋁礬土煅燒廠80年代初合作，針對陝縣杜家溝不同結構類型(粗糙狀、緻密狀、豆鮞狀等)特級高鋁礬土直接進行煅燒比較困難(煅燒溫度高，>1700℃)，密度低，理化指標不穩定等問題，在實驗室大量試驗的基礎上，進行了細磨、均化、壓球、迴轉窯煅燒(溫度1550~1600℃)半工業試驗。半工業試驗共燒出10t合格熟料，理化指標為：w(Al2O3)=89.00%，w(Fe2O3)=1.47%，w(R2O)=0.29%，體積密度3.11~3.23g·cm-3，吸水率1.3%~3.2%。這些項目開創了高鋁礬土均化工藝的先河，於1985年河南省科委鑑定，獲1987年冶金部科技進步四等獎。其優點是：
(1)提高了資源利用率，使大量松體料和粉礦(30%~40%)得到了充分利用，利用率達85%~90%;
(2)為礦山機械化開採和自動化生產創造了條件，提高了勞動生產率;
(3)便於配礦，控制品位獲得各種品級熟料，且成分均一、質量穩定;
(4)節能降耗，煅燒溫度比塊法低150℃，且體積密度高。
採用原礦成分調整、粉磨、壓坯、倒焰窯煅燒工藝，生產出了Al2O3含量不同級別的高鋁礬土熟料，質量均勻穩定，產品主要外銷，銷售價是一般高鋁料的幾倍。其各級高鋁礬土均化料的理化指標列於表5。
表5 貴州四達公司高鋁礬土熟料指標
採用「長形料倉式預均化庫」的方式，通過機械採礦，原礦細磨，半乾法壓球成型，迴轉窯煅燒工藝生產出了Al2O3含量85%(w)以上的熟料，同一級別Al2O3含量偏差不大於1%(w)的產品，其化學成分列於表6。
表6 澠池鋁礬土煅燒廠原料預均化試驗結果
鋁礬土礦進行了浮選分級、提純和選礦、擠泥條或壓球燒結研究並通過了冶金部鑑定。開發了兩段浮選工藝：1)礬土礦細磨至<0.074mm的顆粒大於95%，正浮選分離或富集一水硬鋁石得到精礦，w(Al2O3)=73%;2)尾礦w(Al2O3)=58%進一步細磨至<0.044mm的顆粒大於95%，反浮選選去含鐵和含鈦的雜質礦物;3)得到的精礦w(Al2O3)=73%，再磨細到325目進行反浮選(提純)，其Fe2O3和TiO2也分別降至1%和2%(w)以下;4)用浮選法還可以精選出w(Al2O3)=78%的高鋁礬土。
經浮選提純可按需得到各級礬土精礦，其雜質含量高的礬土尾礦還可用於煉鋁工業。得到的各級浮選產品化學組成見表7。
表7浮選高鋁礬土精礦的化學組成
浮選高鋁礬土精礦在適宜燒成溫度下煅燒得到礬土熟料的理化性能指標列於表8。
表8浮選高鋁礬土精礦理化性能
隨著高鋁礬土均化、浮選分級、提純工藝的實施，機械化燃氣豎窯的使用以及高溫工業對高品位高鋁礬土熟料需求的迫切，冶金部於2005年重新修訂了1987年和1993年YB/T5179—1993的標準，高鋁礬土熟料的品級由六個增加到九個，列於表9。
表9高鋁礬土熟料理化指標(YB/T5179—2005)
5、棕剛玉
棕剛玉是高鋁礬土(特別是一些松體料)輕燒料在電弧爐內經脫除SiO2和Fe2O3等雜質熔煉後得到的。其理化指標列於表10。棕剛玉是高鋁礬土提純的產物，是磨料行業傳統產品，在我國已有60年的歷史，1980年以後大量走進了耐火材料行業，成為耐火材料行業重要的一個原料品種，1990年後我國成為全球產能最大的國家，但設備落後、能耗高、汙染大，有待整合與創新。國家技術監督局發布的標準列於表11。
表10電熔棕剛玉理化性能指標
表11(A)棕剛玉技術條件(GB/T2478—81)
表11(B)磁性物含量和鐵合金粒含量
1996年頒布了普通磨料棕剛玉的國家標準GB/T2478—1996，2008年又進行了修訂普通磨料棕剛玉新的國家標準GB/T2478—2008，這些標準不適合耐火材料，但使用時可以參考。
低碳棕剛玉化學組成(w)為：Al2O3≥95.00%，SiO2<1.00%，Fe2O3≤0.25%，TiO2<2.80%，T.C0.05%~0.08%，RO<0.60%，R2O<0.03%;體積密度>3.90g·cm-3。
6、中檔鎂砂
中檔鎂砂是含w(MgO)=95%左右的燒結鎂砂，是採用輕燒MgO粉為原料擠壓成球在高溫豎窯內燒結而成，因此又稱中檔球砂。中檔鎂砂走的兩步煅燒工藝(輕燒—壓球—死燒)。最先用焦炭做燃料，為了減少燃料的汙染(增矽)，繼而採用低灰分的白煤，後來(2009年以來)改用燃料油，結果質量提高了，成本下降了。
隨著高溫工業，尤其是冶金工業的快速發展，對鎂質優質原料需求迅猛增加，再加上礦山不合理開採，採富棄貧，碎礦粉礦拋棄造成特級礦已十分罕見，一級礦也緊缺，僅依靠原礦生產優質原料已不能維持原料的供應，只有對原礦石進行選礦提純才能生產出優質品位的初級原料。
遼寧海城鎂礦率先開發成功了兩段浮選法和二步煅燒法新工藝。兩段浮選法工藝包括反浮選法去除滑石和其他矽酸鹽礦物，以及正浮選法分離出菱鎂礦精礦。二步煅燒法是將精礦(325目)用懸浮法輕燒後(2009年以來的研究表明將精礦粉壓球，豎窯輕燒，經濟上更合理)，再細磨、壓球，然後在高溫豎窯內煅燒。浮選菱鎂礦精礦和高溫煅燒後的高純鎂砂的理化性能列於表12。
表12菱鎂礦精礦和高純鎂砂的理化性能
中檔鎂砂和高純鎂砂的上市，促成了在原燒結鎂砂標準GB/T2273—88和優質鎂砂標準YB/T4209—91基礎上制定了新的燒結鎂砂標準見表13。優質燒結鎂砂的n(CaO)：n(SiO2)要求提到了議事日程上來了。2007年進行了修訂GB/T2273—2007，牌號略有變化。
表13耐火材料用燒結鎂砂性能指標(GB/T2273——1998)
7、電熔鎂砂
電熔鎂砂是菱鎂礦石在電弧爐內高溫熔融(2800℃)得到的。菱鎂礦石經輕燒得到輕燒鎂砂粉，輕燒鎂砂粉壓塊再在電弧爐內經高溫熔融(≥2800℃)，精煉製得大結晶電熔鎂砂。電熔鎂砂是菱鎂礦經電熔方法去除雜質提純的產物，電熔鎂砂理化性能指標列於表14。
表14電熔鎂砂理化性能
鎂砂中矽酸鹽相組成取決於n(CaO)：n(SiO2)，其影響鎂砂的顯微結構和高溫性能。n(CaO)：n(SiO2)≥2，有利於生成矽酸二鈣(2CaO·SiO2)和矽酸三鈣(3CaO·SiO2)，其熔點高，有利於促進鎂砂中方鎂石(MgO)的直接結合。以鎂礦石為主配以輕燒鎂粉，將輕燒鎂粉磨粉幹法壓球(30~40mm)投入電弧爐內，利用壓球時機添加一些降矽或補鈣的添加劑，並通過電熔過程調整成分，使雜質充分排放，生產了系列二鈣電熔鎂砂產品，產品理化指標列於表15。該工藝和產品打破電熔鎂砂只電熔不調質的格局。
表15二鈣電熔鎂砂產品指標
冶金部於1999年頒布的電熔鎂砂標準列於表16。
表16電熔鎂砂技術條件(YB/T5266—1999代替ZBD52001—1990)
隨著菱鎂礦浮選提純工藝的實施和冶煉技術水平的提高，高純的電熔鎂砂上市，2004年國家發改委對1999年的標準進行了修訂，列於表17。但電熔鎂砂中的n(CaO)：n(SiO2)還沒有引起足夠的廣泛的重視。且電熔鎂砂生產設備還比較落後，能耗高，汙染大，質量不夠穩定，有待整合與創新。
表17電熔鎂砂技術條件(YB/T5266—2004)
8、鋯英石
我國鋯英石資源較為短缺，需要從澳大利亞等國進口。目前，國內主要產地有山東、廣東和海南省等地。1980年以後隨著我國煉鋼連鑄技術的發展，鋯英石需求量不斷增加。鋯英石是經選礦富集而得到的。1987年冶金部頒發了鋯英石精礦標準YB/T834—1987，其各品級化學成分要求列於表18。
表18鋯英石精礦各品級技術要求
連鑄的發展要求鋯質製品(如ZrO2定徑水口和浸入式水口渣線ZrO2-C材料)的ZrO2含量不斷提高，對高純ZrO2需求量增加。ZrO2是將鋯英石經化學反應脫矽處理，等離子脫矽處理或電爐熔融脫矽(SiO2)處理而得到。在熔融脫矽處理過程中加入了一定量的穩定劑(CaO、MgO、Y2O3)形成了部分穩定型氧化鋯。2011年國家質量監督檢驗檢疫總局發布了電熔氧化鋯國家標準GB/T26563—2011，其理化指標列於表19。
表19電熔氧化鋯的理化指標
9、鉻鐵礦
我國鉻鐵礦資源也較為短缺，還需要從南非和菲律賓進口。目前，國內主要產地有西藏、新疆和陝西(渭南)等地。鉻鐵礦是生產鎂鉻磚和合成鎂鉻尖晶石和鎂鉻鋁尖晶石的原料，也是鉻質引流砂的主要原料。1980年以後，隨著我國爐外精煉技術(如AOD、VOD和RH-VD等)、連鑄技術的發展和新型幹法水泥窯技術的發展，需求量增加。1991年冶金部頒發了鉻精礦標準YB4066—91，其技術條件列於表20。1990年冶金部頒發的耐火材料用鉻礦石的標準ZBD33001—90，其技術條件列於表21。
表20各品級鉻精礦質量指標要求(YB/T4066—1991)
表21耐火材料用鉻礦石的標準(ZBD33001—90)
1990年以來，我國耐火材料工作者研製的鎂鈣質耐火製品，逐漸取代鎂鉻質製品。這將緩解鉻鐵礦資源的緊缺，減少Cr6+對環境的汙染，並且我國有極其豐富的鎂鈣質資源。深入研究鎂鈣質原料意義重大而深遠。