将已经烧结完毕并经过冷却的烧结矿表层进行再加热，以消除内应力的方法叫做烧结矿热处理。

试验研究表明，用1000～1100℃的高温对烧结矿进行热处理，可以提高烧结矿强度和降低FeO及含硫量。经过1～3min的热处理，粉末减少5～6%，成品率提高10%，FeO降低0.5～1.0%，除去40%以上的残余硫。强度提高是由于热处理可消除表层烧结矿因急冷而产生的内应力和裂纹，使粘结相中的玻璃质因迅速再结晶而减少。又由于热处理是在氧化气氛中进行的，所以Fe3O4氧化成Fe2O3,FeO降低；同时，在玻璃体转化为结晶体时，体积收缩16～18%，使烧结矿的孔隙率增加，从而改善了烧结矿的还原性。此外，以FeSx形态存在的残留硫也因氧化而部分除去，故含硫量也有所降低。