決定發展重工業，以調劑北方經濟的朱由校，第一個想到的自然就是采礦和鋼鐵冶煉了，北方發展鋼鐵冶煉顯然是比較有優勢的。
作為一個理科研究僧，對鋼鐵冶煉方面雖然并不是專業，但鋼鐵冶煉，無非就是化學反應上的問題，以及溫度上的問題。基本上的高爐煉鐵，原理十分簡單，朱由校對高爐結構還是懂的。
很快朱由校就把高爐圖紙詳細的畫了出來，不過這年頭還沒有蒸汽機進行鼓風，所以高爐沒辦法造得太大。
朱由校為了探索技術，所以也沒想著要造得很大，打算先造個小高爐，把技術先摸索出來再說。
同時還有煉焦、蓄熱技術。朱由校決定先用土法煉焦，污染大一點也無所謂了。蓄熱室有沒有暫時都還無所謂，高爐用冷風也能生產，只是用熱風效率更高，而且有了蓄熱室，就具備發展平爐鋼的基礎了，所以蓄熱室也要研究。
有了高爐，生鐵生產成本就能完爆民資鋼鐵廠了。
發展實業，重在速度。
事不宜遲，朱由校立即跑到皇家軍工廠，專門在邊上劃了一塊地皮出來，開始親自督造高爐。
皇家軍工廠當初在郊外選址，周圍地皮應有盡有，倒也甚是方便。同時還造了一批煉焦用的爐窯出來。這種土窯子，建造極為簡單。在爐窯內不隔絕空氣的條件下，借助窯爐邊墻的點火孔人工點火，將堆放在窯內的煉焦煤點燃，這個過程延續8～11天，焦炭成熟，從人工點火孔注水熄焦，冷爐，扒焦。
這就是土法煉焦，缺點很明顯，污染比較大，周期比較長，耗煤也比較高。優點更為明顯了，那就是生產技術極為簡單。
皇帝突然要煉鐵、煉焦，整天住在軍工廠，很快軍工廠就變得禁衛森嚴。
朱由校搞了幾天之后，發現緊靠自己來發展技術，實在有點太過繁瑣，畢竟要發展的技術太多了。
培養人才的念頭再次冒了出來。
于是朱由校立即下旨成立‘皇家科技學院’，并且在北方各省張貼招募告示，只要十五歲以上，三十歲以下的童生，都可以報名參加皇家科技學院的錄取考試，錄取之后，學院免除學費，并且每月給銀一兩作為補貼，第一屆招募300人。
發展重工業自然需要大量人才的，徐光啟等這批最先接觸到西方數學、機械的人確實是人才，但是理論上還比較低級，還不如重新培養一大批人才出來。為了培養人才，朱由校開始著手編寫數理化教材。
這些教材，絕對就是超越世界幾百年的超級利器，只要用這批教材培養出一批人才，搞出工業革命是非常簡單的。
朱由校把招生工作交給錦衣衛去做了，這次招生的要求是比較嚴格的，必須‘根正苗紅’，只招收寒門士子，世家豪門的一律不要，有大宗族背景的也同樣不要。因為這些群體，在面臨問題的時候，往往率先考慮自家利益，就算是不想，也很可能被宗族、家族力量所裹挾，無法將國家利益擺在第一位。
招生考題方面，也就是一些算術題，題目很有層次，低難度的有，高難度的也有，可以很好的看出一個考生的水平。
徐光啟聽說皇帝在軍工廠研究煉鐵，也急急忙忙的跑來湊熱鬧。鹽業公司那邊已經組織了一大波灶丁，在渤海灣的泥灘上開墾鹽田，技術上的問題徐光啟已經解決了，管理上有林舉升管著。
農業公司那邊同樣如此，水利怎么修，地怎么種，徐光啟都做了示范，公司的技術人員也都已經基本掌握。
來到軍工廠，徐光啟給皇帝當起了下手。
這時候朱由校正好在修編數理化教材，順便教了徐光啟一些化學上的東西。
自然界中的鐵大多是以鐵的氧化物形態存在于鐵礦石中，高爐煉鐵就是用還原的方法從鐵礦石中提取鐵。
這個還原過程是有化學公式的。高爐本體是一種逆流化學反應器，主要作用是將焦炭、鐵礦石和熔劑等固體爐料高溫熔化成鐵水。生產時從高爐爐頂裝入鐵礦石（包括燒結礦、球團礦、塊礦等）、燃料（主要是焦炭）和熔劑（石灰石、白云石、硅石、錳礦等）等，從高爐下部的風口鼓進熱風。在高溫下焦炭及可燃噴吹物（如重油、煤粉等）燃燒生成一氧化碳和氫氣以及固體碳，將鐵礦石中的氧奪取出來，從而得到鐵。這個過程就叫還原過程。還原出來的鐵水從出鐵口放出。鐵礦石和焦炭中的雜質與加入爐內的熔劑結合生成爐渣，從出渣口捧出。還原過程中產生的煤氣從爐頂導出，經過除塵處理后，供熱風爐、轉爐、焦爐、加熱爐等作燃料用。
整個高爐的結構，實際上非常簡單，朱由校這次建造的高爐是小高爐，設計為50立方米，可以說是非常小，工程量倒是不大。同時配備三個蓄熱室，朱由校一開始嘗試著造個非常小的試驗了一番，結果出乎意料的順利，照著模樣給這個高爐配備了三個蓄熱室，輪著給高爐送風用。
其實用冷風也可以，只是反應時間長一些，生產效率低一些，生鐵質量沒那么好。
徐光啟一頭扎進化學當中，簡直如同發現了寶藏了一般，學習刻苦到了幾乎到了廢寢忘食的地步。
徐光啟倒也給朱由校帶來了比較詳細的民間鋼鐵冶煉技術的信息。
“我大明上好的鋼鐵，幾乎都是出自南方。因為北方冶煉所需的木炭沒辦法保障，只能用煤炭進行冶煉，但冶煉出來的生鐵質量很差，如果用北方鋼鐵制造槍炮，極易炸膛。”徐光啟所說的現象乍聽之下極為奇葩，但現實情況就是這樣的。
北方用煤炭冶煉鋼鐵，并非是技術的進步，而是迫不得已。因為北方的森林資源被大量破壞，很多地方被砍得光禿禿的，森林覆蓋率可能還不如二十一世紀的中國。畢竟這年頭的人們，煮飯做菜、取暖大多都是用木材，冶煉也用木材，砍了之后又不種樹，導致北方大片地區的山頭就是光禿禿的。
沒有木炭，只能用煤炭了。乍看之下確實是技術進步了，但中國的高磷高硫含量的煤炭影響下，就造成了鐵產品質量的急劇惡化。在槍炮方面，含硫太多的鐵管容易炸裂，無法保證射手的安全。這也是中國火炮落后西方的一個重要因素。
以至于皇家軍工廠此時所用的鋼鐵，幾乎全是從南方購買的，都是用木炭冶煉出來的生鐵。
中國生鐵生產，技術上是領先歐洲人的，歐洲人在十八世紀的時候才超越中國。不過中國的鐵礦石資源貧礦多，亂七八糟的雜質也多，并沒有歐洲人那么好的發展環境。
鋼的生產方面，此時的中國和歐洲，都還無法直接生產鋼水。此時中國倒是有坩堝冶煉技術，不過并非是用來煉鋼，而是用來煉鐵的‘方爐’采用了坩堝技術，是半開放式的，溫度不夠高。
無法直接得到鋼水，就無法精確的把握鋼材中各種元素的比例，進而導致鋼材質量并不是太穩定，效率太低，成本自然也被拉高了。
從技術上來說，相比明代前期的官營鋼鐵廠，民營鋼鐵廠的技術是有很大進步的，從而在成本上占據優勢，通過市場價格得到了更強的競爭力，官營鋼鐵廠才被民營取代。
只要高爐煉鐵技術能夠試驗成功，官營鋼鐵廠在技術上就能反超民營鋼鐵廠了，并且是甩出一大截的優勢。