يمكن تقسيم المعادن المختلفة التي تحتوي على الحديد بشكل أساسي إلى ثلاث فئات وفقًا لتركيبها المعدني: أكسيد الحديد الأسود ، والهيماتيت ، والليمونيت. يختلف تركيبها الكيميائي وهيكلها البلوري وظروفها الجيولوجية ، لذا فإن خام الحديد المتنوع له أشكال خارجية وخصائص فيزيائية مختلفة.
(1) مغنتيت
المعدن الرئيسي الذي يحتوي على الحديد هو أكسيد الحديد الأسود ، وصيغته الكيميائية هي Fe3O4 ، منها FeO =31 بالمائة ، Fe2O 3=69 بالمائة ، ومحتوى الحديد النظري 72.4 بالمائة. يحتوي هذا الخام أحيانًا على مزيج من خام مركب TiO2 و V2O5 ، يسمى تيتانومنتيت أو فيتريوليت على التوالي. نادرًا ما يتم العثور عليه في خامات المغنتيت الطبيعية النقية ، وغالبًا بسبب أكسدة السطح ، يتأكسد جزء من أكسيد الحديد الأسود ويتحول إلى هيماتيت شبه شبحي وهيماتيت زائف. ما يسمى الهيماتيت الكاذب هو أكسدة أكسيد الحديد الأسود (Fe3O4) إلى الهيماتيت (Fe2O3) ، لكنه لا يزال يحتفظ بالشكل الأصلي للمغنتيت ، لذلك يطلق عليه اسم الهيماتيت الكاذب.
يحتوي المغنتيت على خواص مغناطيسية قوية ، وغالبًا ما يكون البلور ثماني السطوح ، وبعضها عبارة عن اثني عشر وجهًا معينيًا. غالبًا ما تشكل الكتل كتلًا كثيفة ، وخطوط الألوان سوداء حديدية ، وبريق شبه معدني ، والكثافة النسبية 4. 9-5. 2 ، والصلابة 5. 5-6 ، ولا يوجد انقسام. تتكون الشوائب بشكل رئيسي من الكوارتز والسيليكات. قابلية اختزاله ضعيفة ويحتوي بشكل عام على مستويات عالية من الشوائب الضارة مثل الكبريت والفوسفور.
(2) الهيماتيت
الهيماتيت هو خام أكسيد الحديد اللامائي ، صيغته الكيميائية هي Fe2O3 ، ومحتوى الحديد النظري 70 بالمائة. غالبًا ما يشكل هذا الخام رواسب ضخمة في الطبيعة ، وهو الخام الرئيسي للإنتاج الصناعي من حيث حجم الدفن والتعدين.
يتراوح محتوى الحديد في الهيماتيت بشكل عام من 50 في المائة إلى 60 في المائة. يحتوي على شوائب أقل ضررا مثل الكبريت والفوسفور ، والاختزال أفضل من أكسيد الحديد الأسود. لذلك ، يعتبر الهيماتيت مادة خام جيدة نسبيًا لصنع الحديد.
يحتوي الهيماتيت على مادة أولية وبرية ، ويفقد مغنتيت الهيماتيت المتجدد خصائصه المغناطيسية بعد الأكسدة ، لكنه لا يزال يحتفظ بالشكل البلوري للمغنتيت. غالبًا ما يحتوي الهيماتيت الزائف على بعض المغنتيت المتبقي. يحتوي الهيماتيت أحيانًا أيضًا على بعض منتجات الهيماتيت التجوية ، مثل الليمونيت (2Fe2O3 · 3H2O).
الهيماتيت له بريق شبه معدني ، صلابة المبلور 5. 5-6 ، صلابة الهيماتيت الترابي منخفضة جدًا ، لا يوجد انقسام ، الكثافة النسبية 4. 9-5. 3 ، ضعيف فقط مغناطيسي ، والشوائب سيليكات.
(3) الليمونيت
الليمونيت هو خام أكسيد الحديد المائي ، والذي يتكون من التجوية للخامات الأخرى. إنه الأكثر انتشارًا في الطبيعة ، لكن من النادر العثور على رواسب دفن كبيرة. صيغته الكيميائية هي nFe2O3 · mH2O (n =1-3، m =1-4). الليمونيت هو في الواقع خليط من الجيوثيتي (Fe2O3 · H2O) ، هيدروغيثيت (2Fe2O3 · H2O) وأكاسيد الحديد بمياه بلورية مختلفة ومواد نقية. توجد معظم المعادن الحاملة للحديد في الليمونيت على شكل 2Fe2O3 · H2O.
بشكل عام ، محتوى الحديد في خام الليمونيت هو 37 في المائة إلى 55 في المائة ، وأحيانًا يكون محتوى الفوسفور أعلى. يحتوي الليمونيت على امتصاص قوي للماء ، ويمتص عمومًا كمية كبيرة من الماء. بعد التحميص أو التسخين في فرن الصهر ، تتم إزالة الماء الحر والماء البلوري ، وتزداد مسامية الخام ، مما يحسن بشكل كبير من إمكانية اختزال الخام. لذلك ، فإن قابلية اختزال الليمونيت أفضل من اختزال الهيماتيت والمغنتيت. في الوقت نفسه ، يزداد محتوى الحديد في الخام بالمقابل بسبب إزالة الرطوبة.