Различные железосодержащие минералы можно в основном разделить на три категории в зависимости от их минерального состава: магнетит, гематит и лимонит. Их химический состав, кристаллическая структура и геологические условия различны, поэтому различные железные руды имеют разные внешние формы и физические свойства.
(1) Магнетит
Основным железосодержащим минералом является магнетит, химическая формула которого - Fe3O4, из которых FeO=31 процентов, Fe2O3=69 процентов, а теоретическое содержание железа составляет 72,4 процента. Эта руда иногда содержит комбинацию сложной руды TiO2 и V2O5, называемую титаномагнетитом или витриолитом соответственно. В природных чистых магнетитовых рудах он встречается редко, и часто за счет поверхностного окисления часть магнетита окисляется и превращается в полуфантомный гематит и псевдогематит. Так называемый ложный гематит представляет собой окисление магнетита (Fe3O4) в гематит (Fe2O3), но при этом сохраняет первоначальную форму магнетита, поэтому его называют ложным гематитом.
Магнетит обладает сильными магнитными свойствами, а кристалл часто бывает октаэдрическим, а некоторые имеют ромбододекаэдрический вид. Агрегаты часто образуют плотные глыбы, цвет прожилок железно-черный, блеск полуметаллический, относительная плотность 4.9-5.2, твердость 5.5-6, спайности нет. Пустая порода представлена в основном кварцем и силикатами. Он плохо восстанавливается и обычно содержит высокие уровни вредных примесей, таких как сера и фосфор.
(2) Гематит
Гематит представляет собой безводную руду оксида железа, его химическая формула Fe2O3, теоретическое содержание железа составляет 70 процентов. Эта руда часто образует в природе огромные залежи и является основной рудой для промышленного производства по захоронению и объему добычи.
Содержание железа в гематите обычно составляет от 50 до 60 процентов. Он содержит меньше вредных примесей, таких как сера и фосфор, а восстановление лучше, чем у магнетита. Таким образом, гематит является относительно хорошим сырьем для производства железа.
Гематит бывает первичный и дикий, а регенерированный гематит магнетит теряет свои магнитные свойства после окисления, но еще сохраняет кристаллическую форму магнетита. Псевдогематит часто содержит некоторое количество остаточного магнетита. Иногда гематит также содержит некоторые продукты выветривания гематита, такие как лимонит (2Fe2O3·3H2O).
Гематит имеет полуметаллический блеск, твердость кристаллизатора 5.5-6, твердость землистого гематита очень низкая, спайности нет, относительная плотность 4.9-5.3, только слабая магнитная, а жильная порода силикатная.
(3) Лимонит
Лимонит представляет собой водную руду оксида железа, которая образуется при выветривании других руд. Наиболее широко распространен в природе, но крупные захоронения встречаются редко. Его химическая формула: nFe2O3·mH2O (n=1-3, m=1-4). Лимонит представляет собой смесь гетита (Fe2O3·H2O), гидрогетита (2Fe2O3·H2O) и оксидов железа с различными кристаллическими водами и глинистыми веществами. Большинство железосодержащих минералов в лимоните существует в форме 2Fe2O3·H2O.
Как правило, содержание железа в лимонитовой руде составляет от 37 до 55 процентов, а иногда содержание фосфора выше. Лимонит обладает сильным водопоглощением и обычно поглощает большое количество воды. После обжига или нагрева в доменной печи свободная вода и кристаллическая вода удаляются, а пористость руды увеличивается, что значительно улучшает восстанавливаемость руды. Поэтому восстановимость лимонита лучше, чем у гематита и магнетита. При этом соответственно увеличивается содержание железа в руде за счет удаления влаги.