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東漢的冀州主要就是現代的河北，廖化知道這裡的煤鐵資源豐富，特别是後世的開灤煤礦，井徑煤礦，邯鄲鋼鐵，這些都是大型礦藏，東漢時期根本沒有後世的開采條件，隻能用最簡陋的方法。

采煤的巷道十分窄小、黑暗，沒有保護措施，安全性很差。照明是煤壁上昏暗的小油燈；整條巷道沒有任何通風工具。

此時礦工采用的是“高落式”采煤，即先用镢頭沿煤層底部刨出一道深槽，上面的煤層沒有依托而自然松落，俗稱“刨根”；之後再由工人用“捅槍”将上方沒有松落的煤層捅落下來，俗稱“落垛”。

落在地上大塊的煤炭，由專人負責背出去；小塊的煤炭則裝入小拖車，運到井口；在井口的礦工等煤筐裝滿後，搖動繩鈴；地面上的工人聽到鈴響，就用辘轳将煤筐提出井口。

廖化将巷道拓寬，又用木頭做好支架，提升安全性能，同時有專人日夜不停往采煤坑道鼓風，排出坑道内的瓦斯氣體，防止瓦斯爆炸。下坑道前還用運煤小車，載上火把試驗，安全後才安排礦工下井。

采礦則相對安全，鐵礦石多數在表層，但是工程量比較大，大塊礦石需要敲碎，有時還需要用大火焚燒，冷卻，利用熱脹冷縮使礦石碎裂。

在煉鐵方面，廖化使用現代的高爐煉鋼法，煉制出品質更高的鋼。

原始的煉鐵爐是由石堆煉鐵法改造而成的。在土中挖一坑洞，周圍用石塊堆砌，稱為地爐。以木炭為燃料，利用自然風力進行燃燒、加熱和還原鐵礦石，産品為類似塊狀的海綿鐵。随着人力、畜力和水力鼓風方法的出現，産量提高，渣和鐵也比較容易分離，産品質量有所改進。

為适應冶煉難熔和難還原的礦石，需要增加爐子的高度，于是開始出現豎爐，但其産品仍是“熟鐵球”，而含鐵很高的爐渣則可以熔化成液體。在廖化的指導下，最早的一批冶煉生鐵的高爐出現了。

由于使用鼓風機的鼓風，高爐鼓風量增大，促使高爐爐缸溫度提高，于是爐内海綿鐵可以大量滲碳而熔化，就産生了生鐵。然而由于生鐵不能鍛造，難以利用，當時稱之為“豬鐵”。

經過把生鐵和礦石一起裝爐再一次熔煉，便得到熟鐵，同時産量增加，自此形成了煉鐵的二步操作法。二步煉鐵法的出現是鋼鐵冶金史上的一個轉折點，從此逐漸發展成近代鋼鐵冶金工業的工藝流程：第一步礦石在高爐中還原生成生鐵；第二步在精煉爐中将生鐵中的碳、矽等元素氧化而煉成熟鐵和鋼。

廖化把燃料轉變成煤炭，又增加了鼓風機鼓風和水力鼓風，提高爐溫，使鐵礦石内的碳燃燒充分，降低了碳元素的含量，使鋼的質量更好。

有了鐵胚、鋼胚，就可以鍛造武器，铠甲，後世的明光铠，多用鋼片制成，前後護心鏡就是用鋼材打制而成。

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