中国是世界最早使用竖炉炼铁的国家。我国古代冶炼生铁主要使用竖炉，炼铁竖炉是从炼铜竖炉发展起来的。春秋末年已经使用竖炉冶铸生铁了。
从上边装料，下部鼓风，形成炉料下降，和煤气上升的相对运动。燃烧产生的高温煤气穿过料层上升把热量传给炉料。其中所含一氧化碳同时对氧化铁起还原作用。这样燃烧的热能和化学能同时得到比较充分的利用。下层的炉料被逐渐还原以至溶化，上层的炉料便从炉顶徐徐下降，炉料被预热而能达到更高的温度。
河南巩县铁生沟发现的6座西汉时的竖炉，表明了当时炼铁的状况。这些炼铁炉呈圆形。炉缸直径从0。8－1。8米不等。徐州利国驿东汉炼铁竖炉是椭圆形的。炉缸长轴2。5米，短轴1。4米。河南郑州市古荥镇西汉中晚期冶铁遗址发现的炼铁竖炉缸长轴约4米，短轴约2。8米。有关专家估算这样的竖炉炉高5－6米，有效容积为50平方米，推测炉的两侧各有2个风口，设鼓风器4具。每生产1吨生铁，约需铁矿石2吨，石灰石130公斤，木炭7吨，出渣600公斤，日产量500公斤。
竖炉炼铁，开始一般采用木炭用原料。根据在汉代冶铸遗址的考察，发现有用煤的痕迹，有人推测汉代可能使用煤炭作治铁燃料。约公元4世纪的《水经注》一书中也记有：“屈茨（新疆库车）二百里有山，夜则火光，昼则旦烟，人取此山石炭冶此山铁，恒充三十六国用。”
用煤冶炼缺点很多，容易堵塞炉逍，并把煤中硫、磷等杂质带入铁中。
至迟在16世纪时我国就发明了炼焦技术。《开工开物》（1637年成书）中把煤炭分为明煤、碎煤和末煤。碎煤有两种：饭炭和铁炭。“炎平者日铁炭，用以冶锻”。铁炭“炎平”是无烟煤，是炼焦的煤。
大量使用焦炭炼铁始于1709年。英国人达比先把煤炼成焦炭，然后用焦炭炼铁。这样不仅解决了燃料问题，而且焦炭质地坚硬，可以承受较大的压力，使炉子能够加高、增大，产量大幅度增长。焦炭又是多孔的，有利于炼铁过程中化学反应进行，所以是极为理想的燃料和还原剂，自那时起一直使用至今。
本次所建的炼铁炉的形式接近于高炉（竖炉），送风系统采用的是引泾河水水力鼓风。
铁矿石是赤铁矿，质量不错，只是准备的量不是很多。
当前炼铁技术采用的是木炭和煤，没有用过焦炭。所以，林毅请了张老三来作指导。
这个炼铁厂和当前普通炼铁的区别在于采用了焦炭，效率和质量将大大提高。更重要的区别是：不是目前传统的炼铁，而是接近于炼钢。
林毅是学机械的，对于炼钢的原理和方法是熟悉的，只是实践经验少些，仅仅是当年实习时在炼钢厂干过一个月。
钢和铁的区别：钢和铁都是铁碳合金，通常以含碳量多少来划分。一般含碳量0。02%～2%为钢，含碳量2%～4。5%为生铁，含碳量小于0。02%则称为纯铁。
炼钢的基本任务：脱碳、去气、去夹杂、造渣去硫、磷，脱氧合金化和升温等。
高温下，用氧化剂把生铁里过多的碳和其它杂质氧化成气体或炉渣而除去。
主要反应原理（分三个阶段）
（1）氧化造渣（吹入氧气）
2Fe＋O2＝2FeO＋Q；2FeO＋Si＝SiO2＋2Fe＋Q；FeO＋Mn＝Fe＋MnO＋Q；FeO＋C＝CO＋Fe－Q
生成的二氧化硅、氧化锰与造渣材料生石灰相互作用成为炉渣。
（2）去硫、磷
FeS+CaO＝FeO+CaS；2P+5FeO+3CaO＝5Fe+Ca3(PO4)2