针铁矿是含水氧化铁的主要矿物之一，一般称为α 型一水氧化铁，其组成为α－Fe₂O_3·H₂O或 α－FeOOH。针铁矿法除铁是使溶液中的Fe³ 形成与天然针铁矿在结晶和化学成分上相同的化合物沉淀，反应式为：

Fe³ 2H₂O——FeOOH 3H

在酸度不高、温度不高于140℃ 条件下，根据热力学数据，Fe³ 的水解产物应是针铁矿而不是胶状氢氧化铁，但当溶液中pH较大、同时Fe³ 浓度较高时，水解产物大多是或都是不易过滤的胶状氢氧化铁。因此，为了避免在针铁矿法除铁过程中产生胶体Fe(OH)₃，必须严格控制溶液的pH和Fe³ 浓度。

实际上，针铁矿法除铁主要是两条途径，即部分水解法和还原－氧化法。

部分水解法是将含Fe³ 的溶液缓慢而均匀地加入到具备水解条件的溶液中，加入速度要不大于Fe³ 的水解速度，使铁以针铁矿形成沉淀。

还原－氧化法则是先将Fe³ 还原成Fe² ，然后在水解条件下再将Fe² 缓慢氧化为Fe³ ，为了控制溶液中 Fe³ 的浓度，氧化速度不能大于其水解速度。实际反应为：

Fe² 1/2O₂ 3H₂O——2FeOOH 4H

由于针铁矿沉淀形成的同时伴随着酸度的提高，因而无论是部分水解法还是还原－氧化法，都必须加入碱性物质中和，以控制pH的变化。