在评价耐火原料的质量同时，单从化学组成考察是不全面的，应进一步观察其矿物组成。耐火原料的矿物组成取决于它的化学组成与生成条件（天然原料）或工艺条件（人工合成原料）。化学组成完全相同的原料，由于其生成条件不同，所形成的矿物种类、数量、结晶状况可以完全不同，其性能差异也较大。例如，化学组成都使Al₂O₃·SiO₂，Al₂O₃62.93％，SiO₂37.07％的蓝晶石族矿物，由于生成时的地质条件不同，则有蓝晶石、硅线石与红柱石三个同质多相变体，其结构、密度、高温膨胀性等则完全不同。即使是矿物的组成相同时，其矿物的结晶大小、形状和分布的不同，也会对耐火材料的性质产生显著的影响。耐火原料的物相组成在加热过程中会发生变化。研究这种变化对控制原料的矿物组成，改善耐火原料的性能及确定耐火原料的生产工艺都具有重要意义。
耐火原料的矿物组成可以是单一晶相或者多晶相组合体。人们对传统耐火原料进行了系统的相平衡研究，对已知化学组成的原料，借助相平衡状态图，可以估算出在特定工艺条件下结晶相与玻璃相的含量。这对应用耐火原料有十分重要的意义。
研究与鉴定耐火原料矿务组成的主要方法有：
①光学显微镜法：在偏光或反光显微镜下观察，有薄片法和光片法等。可以进行物相的定性、定量分析和显微结构研究。②电子显微分析：其突出特点是分辨率高，克服了光学显微镜分辨率低的局限性。有投射电镜分析（TEM），扫描电镜分析（SEM），和电子探针分析（EPMA），可以进行原料中矿物的形貌、晶格象，矿物颗粒间的空间关系，微粒微量矿物的鉴定，矿物内部化学性质等的研究，也可以研究结晶相与玻璃相中元素的赋存状态。③热分析：常用的有热重分析（TG）与差热分析（DTA）。可以进行矿物的定性与定量分析④X射线分析：包括单晶分析发和多晶分析发（粉末法）。可以进行矿相的定性与定量分析，结晶相晶格常数的测定等，是鉴定矿物类质同象，矿物多型以及晶体结构有序—无序的常用方法。⑤红外吸收光谱分析：可以进行矿物的定性与定量分析及矿物类质同象成分的确定。