Berbagai mineral pembawa besi terutama dapat dibagi menjadi tiga kategori menurut komposisi mineralnya: magnetit, hematit, dan limonit. Komposisi kimiawi, struktur kristal, dan kondisi geologisnya berbeda, sehingga bijih besi yang berbeda memiliki bentuk luar dan sifat fisik yang berbeda.
(1) Magnetit
Mineral pembawa besi utama adalah magnetit, dan rumus kimianya adalah Fe3O4, di mana FeO=31 persen , Fe2O3=69 persen , dan kandungan besi teoretisnya adalah 72,4 persen . Bijih ini terkadang mengandung kombinasi bijih komposit TiO2 dan V2O5, masing-masing disebut titanomagnetit atau vitriolit. Ini jarang ditemui dalam bijih magnetit murni alami, dan seringkali karena oksidasi permukaan, sebagian magnetit teroksidasi dan diubah menjadi hematit semi-hantu dan hematit semu. Yang disebut hematit palsu adalah oksidasi magnetit (Fe3O4) menjadi hematit (Fe2O3), tetapi masih mempertahankan bentuk magnetit asli, sehingga disebut hematit palsu.
Magnetit memiliki sifat magnet yang kuat, dan kristal sering oktahedral, dan beberapa dodecahedron belah ketupat. Agregat sering membentuk blok padat, coretan warna besi hitam, kilap semi-logam, kerapatan relatif 4.9-5.2, kekerasan 5.5-6, dan tidak ada belahan. Gangue terutama kuarsa dan silikat. Ini memiliki kemampuan reduksi yang buruk dan umumnya mengandung pengotor berbahaya tingkat tinggi seperti belerang dan fosfor.
(2) Hematit
Hematit adalah bijih besi oksida anhidrat, rumus kimianya adalah Fe2O3, dan kandungan besi teoretisnya adalah 70 persen. Bijih ini sering membentuk endapan yang sangat besar di alam, dan merupakan bijih utama untuk produksi industri dalam hal volume penguburan dan penambangan.
Kandungan besi hematit umumnya 50 persen sampai 60 persen. Ini mengandung pengotor yang kurang berbahaya seperti belerang dan fosfor, dan pengurangannya lebih baik daripada magnetit. Oleh karena itu, hematit merupakan bahan baku pembuatan besi yang relatif baik.
Hematit bersifat primer dan liar, dan magnetit hematit yang diregenerasi kehilangan sifat magnetiknya setelah oksidasi, tetapi masih mempertahankan bentuk kristal magnetit. Pseudo-hematit sering mengandung beberapa sisa magnetit. Terkadang hematit juga mengandung beberapa produk pelapukan dari hematit, seperti limonit (2Fe2O3·3H2O).
Hematit memiliki kilau semi-logam, kekerasan crystallizer adalah 5.5-6, kekerasan hematit tanah sangat rendah, tidak ada pembelahan, kepadatan relatif adalah 4.9-5.3, hanya lemah magnetik, dan gangue adalah silikat.
(3) Limonit
Limonit adalah bijih oksida besi hidrat, yang dibentuk oleh pelapukan bijih lainnya. Ini adalah yang paling banyak tersebar di alam, tetapi sangat jarang menemukan endapan pemakaman yang besar. Rumus kimianya adalah nFe2O3·mH2O (n=1-3, m=1-4). Limonit sebenarnya adalah campuran goetit (Fe2O3·H2O), hidrogoetit (2Fe2O3·H2O) dan oksida besi dengan air kristal yang berbeda dan zat berlempung. Sebagian besar mineral pembawa besi di limonit ada dalam bentuk 2Fe2O3·H2O.
Umumnya kandungan besi bijih limonit adalah 37 persen hingga 55 persen, dan terkadang kandungan fosfornya lebih tinggi. Limonit memiliki daya serap air yang kuat, dan umumnya menyerap air dalam jumlah besar. Setelah dipanggang atau dipanaskan dalam tanur sembur, air bebas dan air kristal dihilangkan, dan porositas bijih meningkat, yang sangat meningkatkan kemampuan reduksi bijih. Oleh karena itu, kemampuan reduksi limonit lebih baik daripada hematit dan magnetit. Pada saat yang sama, kandungan besi bijih juga meningkat karena penghilangan uap air.