在本研究中，通过X射线衍射、光学显微镜定量观察、电子探针显微分析和纳米压痕技术研究了烧结矿矿物相的性质。从微区成分、烧结温度和豆沸石的反应行为等方面讨论了返料的形成机理。研究结果表明：（1）烧结矿矿物组合主要为赤铁矿、磁铁矿、铁酸钙和玻璃。此外，烧结矿产品的矿物组合包括大量的铁酸钙和熔融侵蚀磁铁矿、丰富的次生赤铁矿和少量的原生铁矿；而返回细粒的矿物组合包含大量自形磁铁矿和次生赤铁矿，大量粒度小于1mm的残留豆绿岩，以及相对较少的铁酸钙。特别是，发现一些铁酸钙以纤维状微观结构与残余铁矿石共存。（2）树枝状铁酸钙具有较少的SiO2和Al2O3，较高的碱度（wCaO/wSiO2）和Fe2O3/CaO的摩尔比，而板状和块状铁酸钙具有较多的SiO2和Al2O3，较低的碱度和Fe2O3/CaO的摩尔比。（3）赤铁矿的硬度最高（约18-22 GPa），铁酸钙和磁铁矿的硬度相对较低，玻璃的硬度最低。就返矿的形成机理而言，由于返矿抵抗外部冲击的能力较弱，这类矿物相和显微结构：（1）自形磁铁矿和玻璃形成于低碱度的微区；（2） SFCA-Ⅰ和残余铁矿形成于烧结温度较低的地区；残余豆岩及其附近反应区倾向于形成返矿细粒。