Использование железорудных материалов связано с различным содержанием железа в исходной руде, видом минерала, в состав которого входят окислы железа, а также возможностью обогащения этих пород.
Отличаясь по содержанию железа и пустой породы, фазовому составу, степени измельчения и формой, эти материалы имеют и различные физико-химические, термодинамические и теплофизические характеристики.
Различие всех этих свойств предполагает и неодинаковость поведения материалов при нагреве, обжиге и восстановлении, что приводит к различным режимам обжига, агрегатам и, главное, к расходу топлива при окусковании этих материалов.
Подготовленные материалы (концентраты, агломераты, окатыши) обладают различными металлургическими характеристиками, что отражается на работе последующих агрегатов (доменных, мартеновских и других печей). Поэтому очень важно классифицировать материалы по их свойствам для последующего учета при их переделе.
Промышленные железные руды представляют собой соединения в различных соотношениях железосодержащих и нерудных минералов. Рудные минералы железа представлены безводными и водными окислами, углекислыми соединениями (карбонатами) и водными алюмосиликатами. Нерудные минералы — пустая порода обычно включают следующие компоненты: кремнезем SiO2; глиноземAl2O3, окись кальция СаО и окись магния МgО.
Соотношение железорудных и нерудных минералов в руде, наряду с типом минерала, определяет содержание железа в руде и методы ее промышленного использования. Содержание железорудных и нерудных минералов определяет разделение руды на богатую, используемую без обогащения, и бедную, требующую предварительного механического обогащения. Имеется ряд железосодержащих минералов, которые при значительном содержании в них железа не могут быть использованы из-за низкой эффективности извлечения из них металла. Это силикаты, алюмосиликаты, фосфаты, сульфаты и сульфиды железа и др. Кроме обычных железных руд выделяют так называемые комплексные руды, содержащие вместе с железом другие ценные компоненты, представляющие промышленный интерес (такие как титан, ванадий, медь, никель, марганец и др.).
В зависимости от содержания рудного минерала железные руды можно классифицировать на магнетитовые и гематитовые руды, бурые железняки, сидеритовые руды, силикатные и шпатовые железняки. Наличие нерудного минерала определяет разновидность пустой породы — кремнистой, глиноземистой, магнезиальной и т. д.
Разнообразие видов, руд, отличающихся по содержанию пустой породы, минералогическому составу окислов железа и пустой породы, плотности, температурам размягчения и плавления пустой породы и окислов железа и другим свойствам, определяет отличия физико-химических и теплофизических свойств руд различных месторождений.
Большое значение для практики доменного производства, а также при составлении агломерационных шихт имеет температура размягчения руд и концентратов.
Температура начала размягчения руд разных типов может колебаться в широких пределах, отличаясь также характером развития процесса, и зависит главным образом от разнообразия химического и минералогического состава руд и степени восстановления окислов железа. Наличие в рудах легкоплавких минералов (граната, пироксена .полевого шпата и др.), имеющих температуру плавления 950—1250°С, и образование новых фаз способствует размягчению руд при сравнительно низких температурах. Причем образующиеся новые минеральные фазы сказываются на характере кривых размягчения в интервале между началом и концом размягчения. Установлено, что бурые железняки имеют наиболее низкую температуру начала размягчения (760—890 °С), обусловленную повышенным количеством глинозема в составе легкоплавких минералов. Мартитовые руды размягчаются при более высоких температурах (1100—1130°С), хотя мартитовые руды, содержащие глинозем, имеют такую же температуру размягчения, что и бурые железняки. Увеличение содержания кремнезема и закиси железа снижает температуру размягчения.
Температура начала размягчения криворожских руд находится в пределах 760—1130°С, а конца размягчения 1140—1250 °С.
Частично восстановленные руды имеют более низкую температуру размягчения, чем в исходном состоянии. Руды, восстановленные на 30—60 %, начинают размягчаться при температурах на 130—160°С ниже, чем исходный (бурые железняки на 150—200°С, красные железняки на 130—160°С). Это снижение обусловлено образованием легкоплавких фаз (силикатов и др.). Чем больше закиси железа в восстановленных пробах руды, тем ниже температура полного размягчения и меньше интервал между размягчением и плавлением. Уменьшение количества силикатов, закиси железа при дальнейшем восстановлении и увеличении металлического железа повышает температуру размягчения руды.
