Divers minéraux ferrifères peuvent être principalement divisés en trois catégories selon leur composition minérale : la magnétite, l'hématite et la limonite. Leur composition chimique, leur structure cristalline et leurs conditions géologiques sont différentes, de sorte que divers minerais de fer ont des formes externes et des propriétés physiques différentes.
(1) Magnétite
Le principal minéral contenant du fer est la magnétite, et sa formule chimique est Fe3O4, dont FeO=31 %, Fe2O3=69 %, et la teneur théorique en fer est de 72,4 %. Ce minerai contient parfois une combinaison de minerai composite TiO2 et V2O5, appelés respectivement titanomagnétite ou vitriolite. On le rencontre rarement dans les minerais naturels de magnétite pure, et souvent en raison de l'oxydation de surface, une partie de la magnétite est oxydée et transformée en hématite semi-fantôme et en pseudo-hématite. La soi-disant fausse hématite est l'oxydation de la magnétite (Fe3O4) en hématite (Fe2O3), mais elle conserve toujours la forme originale de la magnétite, elle est donc appelée fausse hématite.
La magnétite a de fortes propriétés magnétiques, et le cristal est souvent octaédrique, et quelques-uns sont des dodécaèdres rhombiques. Les agrégats forment souvent des blocs denses, les stries de couleur sont du noir de fer, un lustre semi-métallique, la densité relative est de 4.9-5.2, la dureté est de 5.5-6 et il n'y a pas de clivage. La gangue est principalement composée de quartz et de silicate. Il a une faible réductibilité et contient généralement des niveaux élevés d'impuretés nocives telles que le soufre et le phosphore.
(2) Hématite
L'hématite est un minerai d'oxyde de fer anhydre, sa formule chimique est Fe2O3 et sa teneur théorique en fer est de 70 %. Ce minerai forme souvent d'énormes gisements dans la nature, et c'est le principal minerai pour la production industrielle en termes de volume d'enfouissement et d'extraction.
La teneur en fer de l'hématite est généralement de 50 à 60 %. Il contient moins d'impuretés nocives telles que le soufre et le phosphore, et la réduction est meilleure que celle de la magnétite. Par conséquent, l'hématite est une matière première relativement bonne pour la fabrication du fer.
L'hématite est primaire et sauvage, et la magnétite hématite régénérée perd ses propriétés magnétiques après oxydation, mais conserve toujours la forme cristalline de la magnétite. La pseudo-hématite contient souvent de la magnétite résiduelle. Parfois, l'hématite contient également des produits d'altération de l'hématite, tels que la limonite (2Fe2O3·3H2O).
L'hématite a un éclat semi-métallique, la dureté du cristalliseur est de 5.5-6, la dureté de l'hématite terreuse est très faible, pas de clivage, la densité relative est de 4.9-5.3, seulement faible magnétique, et la gangue est en silicate.
(3) Limonite
La limonite est un minerai d'oxyde de fer hydraté, qui est formé par l'altération d'autres minerais. C'est le plus répandu dans la nature, mais il est rare de trouver de grands gisements funéraires. Sa formule chimique est nFe2O3·mH2O (n=1-3, m=1-4). La limonite est en fait un mélange de goethite (Fe2O3·H2O), d'hydrogoethite (2Fe2O3·H2O) et d'oxydes de fer avec différentes eaux cristallines et substances argileuses. La plupart des minéraux contenant du fer dans la limonite existent sous la forme de 2Fe2O3·H2O.
Généralement, la teneur en fer du minerai de limonite est de 37% à 55% et parfois la teneur en phosphore est plus élevée. La limonite a une forte absorption d'eau et absorbe généralement une grande quantité d'eau. Après grillage ou chauffage dans un haut fourneau, l'eau libre et l'eau cristalline sont éliminées, et la porosité du minerai augmente, ce qui améliore grandement la réductibilité du minerai. Par conséquent, la réductibilité de la limonite est meilleure que celle de l'hématite et de la magnétite. Dans le même temps, la teneur en fer du minerai est augmentée en conséquence en raison de l'élimination de l'humidité.