清凉山铁矿如此状况，让刘一凡很头疼，酒坊那边已经步入正轨，刘一凡交给了帖暖手下一色目人打理，只要做好酿酒就行，现在烧刀子酒名气正大，销量不愁，各大酒楼都会按时来定购，刘一凡准备全心全意把铁矿这边经营好。
首先是从酒坊那边提了几百两白银来，购置了大批小麦，稻米，间隔改善冶户伙食。并低价购置了大量屠夫屠宰牲口取肉后剩下的骨头用于熬汤，增加他们蛋白质摄入量。提高他们身体状况，并对做工积极者进行肉食奖励。对于采矿方面。刘一凡带领采矿队首先整修拓宽了矿洞甬道，伐树制作了几十辆运输矿石简易推矿车，改变矿工人挑背拉采矿状态，在倾斜甬道上口制作了绞盘，用绞盘绳绞拉矿车减轻了冶户劳动强度，改变了以往一味用镐刨矿，采用火烧，泼水冷却-火爆法、和钉入木楔泡水涨裂矿石缝等新采矿方式。并打制了一批新铁锹，铁镐，铁钎等铁制采矿工具。经过这一番改变，冶户们身体状况大为提高，不会像以前吃不饱情况，通过肉食奖励，工作热情大为提高，工具改变又大大提高了出矿量。使得每天出矿量从二三吨猛增到十几吨。帖暖对此也大为满意，不住称赞刘一凡。
采矿问题解决了，刘一凡又研究起炼铁炉。里里外外看了仅存的那个小炼铁高炉，又详细问了工匠，炉高也就3米多高，炉围2米多，去掉半米多厚的炉壁，炉内可用也就能装半米多直径厚的矿石。内壁用粘土烧硬成耐火层，外用青石彻成，下面接了一个不大的鼓风口，烧的用煤，起炉时铁矿石、煤一层层堆在里面就算完事，炉火温度很不稳定，十炉里能出三四炉生铁就不错了，有时炉温不够时，铁矿石融化得不完全，与煤渣粘在一起，整炉报废。刘一凡虽没做过这个，不过没吃过猪肉也看过猪跑，建国初期全民热建的那种小高炉，电视上看多了，至于后世大工业生产的炼钢、转炉，电弧炉什么的就别想了，没那条件。刘一凡冥思苦想了几天，总结了几个改进想法，加大炉围是肯定的，要不炼铁量太低、增大鼓风量，靠人力拉动鼓风慢不说，风力还小。用煤不行，杂质含量太高，而且含硫量大，铁矿石也要粉碎，能加快矿石融解。
针对这些问题，刘一凡从冶户里抽调了十几个做过木匠，铁匠有经验的人组成了研究小组，用肉食做奖励，让大家群策群力提改进建议。***都说过发动群众，依靠群众，没有解决不了的问题。果然群众的力量是无穷的，一个叫王二牛的说做过水车，嗯，可以用水车替代人力拉动鼓风，不错的想法。一个叫陈五的说烧过碳，嗯，木炭和焦炭差不太多，可以试试。还有个叫林三的说在窑上烧过瓷器，也可以。烧瓷器温度和这时候粗炼铁温度差不太多。一个原来炼过铁的老人说，加灰石粉能加快铁矿融解，嗯，正确的意见要听。
合计得差不多，刘一凡就带领匠人轰轰列列干起来了，位置选在了一处靠河边处，还是采用传统的竖炉，既然竖炉从古代一直用到现代，肯定有它可取之处。做水车的做水车，挖窑炼焦碳的炼焦碳，烧石灰的烧石灰，你要说煤，山西从古至今就是煤主要产地，而且品质还高。既然想炼铁炉再做大一些，刘一凡决定，试着烧制一些耐火砖，来做主体结构，采集来的粘土用干草来回揉碎捏实，混合着河边带白色石英的河沙，用窑试着烧制了一批，结果不错，耐火砖很抗热，还顺带着烧出了一些琉璃色块状物，估计是河沙里的石英被烧化了，不过现在不是研究玻璃的时候。炼铁竖炉刘一凡没冒进设计很大，比原来的只大一些就截止了。高有5米，炉围直径4米多，外壁用青石和耐火砖混搭，内壁用传统用的粘土粘合，去掉半米多厚的炉壁，炉内径能有2米多，炉底用耐火砖，粘土和沙垫底。预留了出铁水口，另一面留取炉渣口，铁水会比炉渣重，所以取渣口高一些，鼓风口用的陶管接口。搭建好炼铁炉风干了几天，用小火慢慢烘干，也使炉内粘土能粘合到一起硬化。几天后，水车也做好了，利用河水流动推动水车，水车上部轴连接转筒，转筒带动用整根木料做的连接曲柄，连杆实现来回运动，并带动特别做的大皮囊来对炼铁炉鼓风。这种结构对于学机械设计的刘一凡来说太小意思了，刘一凡还细心的在各连接活接处加了动物油脂来做润滑。
万事俱备。刘一凡挑了一黄道吉日开工，指挥众人把木碳，煤，焦碳，灰石粉，铁矿石小碎块，从上面炉口一层层铺下去，点火，水车鼓风。很快黑烟从炉口冒了出来，烧了好一阵子，火焰渐渐的从红色转淡，渐渐变白，炉温已经很高了，达到了融铁的程度，一位很有炼铁经验的老人看着火颜色说道。按照现在的说法得有一千多度的火温了。炉体还是很稳固没有开裂。看来粘合得很好，没发生意外。几个时辰后一股暗红的，冒着青烟的铁水从出铁口慢慢流了出来。成了。刘一凡，用长柄铁舀，舀出铁水倒入事先准备好的模具内，冷却后让帖暖来看，帖暖用铁锤敲打了一阵子，看了看掉下的杂质层，笑了笑，不错，比生铁好一些，接近熟铁了。所谓生铁，受温度限制，铁矿石融炼出来的铁。杂质含量高。熟铁也就是生铁经过多次加热锻打，尽量去掉杂质，而后形成的铁，含硫，含碳量低，韧性非常好，可锻打各类铁制品。
不管怎么样，刘一凡试验炉炼出了符合蒙古人炼铁要求的铁，而且品质还好一些，这次的炼铁炉比起原来的大很多，连续生产一昼夜能出铁水几百斤的样子，产量还不错。
