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工厂，徐光启给皇帝当起了下手。
这时候朱由校正好在修编数理化教材，顺便教了徐光启一些化学上的东西。
自然界中的铁大多是以铁的氧化物形态存在于铁矿石中，高炉炼铁就是用还原的方法从铁矿石中提取铁。
这个还原过程是有化学公式的。高炉本体是一种逆流化学反应器，主要作用是将焦炭、铁矿石和熔剂等固体炉料高温熔化成铁水。生产时从高炉炉顶装入铁矿石（包括烧结矿、球团矿、块矿等）、燃料（主要是焦炭）和熔剂（石灰石、白云石、硅石、锰矿等）等，从高炉下部的风口鼓进热风。在高温下焦炭及可燃喷吹物（如重油、煤粉等）燃烧生成一氧化碳和氢气以及固体碳，将铁矿石中的氧夺取出来，从而得到铁。这个过程就叫还原过程。还原出来的铁水从出铁口放出。铁矿石和焦炭中的杂质与加入炉内的熔剂结合生成炉渣，从出渣口捧出。还原过程中产生的煤气从炉顶导出，经过除尘处理后，供热风炉、转炉、焦炉、加热炉等作燃料用。
整个高炉的结构，实际上非常简单，朱由校这次建造的高炉是小高炉，设计为50立方米，可以说是非常小，工程量倒是不大。同时配备三个蓄热室，朱由校一开始尝试着造个非常小的试验了一番，结果出乎意料的顺利，照着模样给这个高炉配备了三个蓄热室，轮着给高炉送风用。
其实用冷风也可以，只是反应时间长一些，生产效率低一些，生铁质量没那么好。
徐光启一头扎进化学当中，简直如同发现了宝藏了一般，学习刻苦到了几乎到了废寝忘食的地步。
徐光启倒也给朱由校带来了比较详细的民间钢铁冶炼技术的信息。
“我大明上好的钢铁，几乎都是出自南方。因为北方冶炼所需的木炭没办法保障，只能用煤炭进行冶炼，但冶炼出来的生铁质量很差，如果用北方钢铁制造枪炮，极易炸膛。”徐光启所说的现象乍听之下极为奇葩，但现实情况就是这样的。
北方用煤炭冶炼钢铁，并非是技术的进步，而是迫不得已。因为北方的森林资源被大量破坏，很多地方被砍得光秃秃的，森林覆盖率可能还不如二十一世纪的中国。毕竟这年头的人们，煮饭做菜、取暖大多都是用木材，冶炼也用木材，砍了之后又不种树，导致北方大片地区的山头就是光秃秃的。
没有木炭，只能用煤炭了。乍看之下确实是技术进步了，但中国的高磷高硫含量的煤炭影响下，就造成了铁产品质量的急剧恶化。在枪炮方面，含硫太多的铁管容易炸裂，无法保证射手的安全。这也是中国火炮落后西方的一个重要因素。
以至于皇家军工厂此时所用的钢铁，几乎全是从南方购买的，都是用木炭冶炼出来的生铁。
中国生铁生产，技术上是领先欧洲人的，欧洲人在十八世纪的时候才超越中国。不过中国的铁矿石资源贫矿多，乱七八糟的杂质也多，并没有欧洲人那么好的发展环境。
钢的生产方面，此时的中国和欧洲，都还无法直接生产钢水。此时中国倒是有坩埚冶炼技术，不过并非是用来炼钢，而是用来炼铁的‘方炉’采用了坩埚技术，是半开放式的，温度不够高。
无法直接得到钢水，就无法精确的把握钢材中各种元素的比例，进而导致钢材质量并不是太稳定，效率太低，成本自然也被拉高了。
从技术上来说，相比明代前期的官营钢铁厂，民营钢铁厂的技术是有很大进步的，从而在成本上占据优势，通过市场价格得到了更强的竞争力，官营钢铁厂才被民营取代。
只要高炉炼铁技术能够试验成功，官营钢铁厂在技术上就能反超民营钢铁厂了，并且是甩出一大截的优势。