La composición química de la arcilla refractaria es uno de los factores importantes que afectan a su calidad. El Al2O3 es un componente beneficioso de la arcilla refractaria. Se encuentra principalmente en minerales de hidróxido de aluminio (diáspora, boehmita, gibbsita) y, en segundo lugar, en minerales de aluminosilicato (caolinita, illita, montmorillonita, etc.). En términos generales, la arcilla blanda y semiblanda contiene entre un 30% y un 45% de Al2O3, la arcilla dura contiene entre un 35% y un 50% y la arcilla con alto contenido de aluminio contiene entre un 55% y un 70%.
El SiO2 se encuentra principalmente en minerales arcillosos y también existen trazas de restos de cuarzo primario. El contenido de SiO2 varía mucho, generalmente del 3% al 35% en arcilla con alto contenido de alúmina y del 43% al 66% en arcilla dura.
El Fe2O3 se encuentra principalmente en hematita, magnetita, goethita y siderita y es el principal componente nocivo de la arcilla refractaria. No existe un patrón obvio en el contenido de Fe2O3. El contenido en arcilla con alto contenido de alúmina es del 0,5% al 2,2%, el contenido en arcilla dura es del 0,5% al 2,5% y el contenido en arcilla blanda es generalmente del 1,0% al 2,5%. .
El K2O y el Na2O también son impurezas dañinas en la arcilla refractaria. Se encuentran principalmente en minerales como la illita y la mica, y su contenido varía mucho.
Aunque el CaO y el MgO son impurezas nocivas, su contenido suele ser muy pequeño.