Các khoáng chất chứa sắt khác nhau chủ yếu có thể được chia thành ba loại theo thành phần khoáng chất của chúng: từ tính, hematit và limonit. Thành phần hóa học, cấu trúc tinh thể và điều kiện địa chất của chúng là khác nhau, vì vậy các loại quặng sắt khác nhau có hình dạng bên ngoài và tính chất vật lý khác nhau.
(1) Từ tính
Khoáng vật chứa sắt chính là magnetit, và công thức hóa học của nó là Fe3O4, trong đó FeO=31% , Fe2O3=69% và hàm lượng sắt lý thuyết là 72,4%. Quặng này đôi khi chứa một tổ hợp quặng phức hợp TiO2 và V2O5, được gọi tương ứng là titanomagnetite hoặc vitriolite. Nó hiếm khi được tìm thấy trong quặng từ tính tinh khiết tự nhiên và thường do quá trình oxy hóa bề mặt, một phần của từ tính bị oxy hóa và biến thành hematit bán ảo và hematit giả. Cái gọi là hematit giả là quá trình oxy hóa từ tính (Fe3O4) thành hematit (Fe2O3), nhưng nó vẫn giữ nguyên hình dạng ban đầu của từ tính, vì vậy nó được gọi là hematit giả.
Magnetite có đặc tính từ tính mạnh và tinh thể thường là bát diện, và một số ít là khối mười hai mặt hình thoi. Các tập hợp thường tạo thành các khối dày đặc, các vệt màu là sắt đen, ánh bán kim loại, mật độ tương đối là 4.9-5.2, độ cứng là 5.5-6 và không có sự phân tách. Gangue chủ yếu là thạch anh và silicat. Nó có khả năng khử kém và thường chứa hàm lượng tạp chất có hại cao như lưu huỳnh và phốt pho.
(2) Hematit
Hematit là quặng oxit sắt khan, công thức hóa học của nó là Fe2O3, và hàm lượng sắt lý thuyết là 70 phần trăm. Quặng này thường tạo thành các mỏ lớn trong tự nhiên, là quặng chủ yếu cho sản xuất công nghiệp xét về khối lượng chôn lấp và khai thác.
Hàm lượng sắt của hematit nói chung là 50% đến 60%. Nó chứa ít tạp chất có hại hơn như lưu huỳnh và phốt pho, và khả năng khử tốt hơn so với từ tính. Do đó, hematit là nguyên liệu luyện sắt tương đối tốt.
Hematit có sơ cấp và hoang dã, và từ tính hematit tái sinh mất đi tính chất từ tính sau quá trình oxy hóa, nhưng vẫn giữ được hình dạng tinh thể của từ tính. Hematit giả thường chứa một số từ tính còn sót lại. Đôi khi hematit cũng chứa một số sản phẩm phong hóa của hematit, chẳng hạn như limonit (2Fe2O3·3H2O).
Hematit có ánh bán kim loại, độ cứng của chất kết tinh là 5.5-6, độ cứng của hematit đất rất thấp, không có vết nứt, tỷ trọng tương đối là 4.9-5.3, chỉ yếu từ tính, và gangue là silicat.
(3) Limonit
Limonite là một loại quặng oxit sắt ngậm nước, được hình thành do quá trình phong hóa của các loại quặng khác. Nó được phân bố rộng rãi nhất trong tự nhiên, nhưng rất hiếm khi tìm thấy các mỏ chôn cất lớn. Công thức hóa học của nó là nFe2O3·mH2O (n=1-3, m=1-4). Limonite thực chất là một hỗn hợp của goethite (Fe2O3·H2O), hydrogoethite (2Fe2O3·H2O) và oxit sắt với các loại nước kết tinh khác nhau và các chất argilaceous. Hầu hết các khoáng chất chứa sắt trong limonit tồn tại ở dạng 2Fe2O3·H2O.
Nói chung, hàm lượng sắt trong quặng limonit là 37% đến 55% và đôi khi hàm lượng phốt pho cao hơn. Limonite có khả năng hấp thụ nước mạnh và thường hấp thụ một lượng lớn nước. Sau khi nung hoặc nung trong lò cao, nước tự do và nước tinh thể được loại bỏ, độ xốp của quặng tăng lên, giúp cải thiện đáng kể khả năng khử của quặng. Do đó, khả năng khử của limonit tốt hơn so với hematit và từ tính. Đồng thời, hàm lượng sắt trong quặng tăng lên tương ứng do loại bỏ độ ẩm.