木炭是最早的冶金燃料，它既是燃料又是还原剂，在炼铁竖炉中，碳夺取铁矿石中的氧，把氧化铁变成金属铁。当然大量的碳还是作为燃料。 木炭含杂质少，易于燃烧，又具有一定的强度，是很好的炼铁燃料。炼铁消耗木炭的数量是惊人的，估计古代每炼一吨生铁耗用木炭可能要四、五吨或更多一些。 炼铁的发展受到森林资源的限制。煤的储量是比较多的，我国是世界上最早用煤作燃料的国家。汉代一些冶铁遗址发现了煤和煤并，说明巳用煤作为作坊的燃料之一。 应当指出这还不能肯定煤是作为炼铁的燃料，或者是烧窑和生活用燃料。因为从停炉后的凝结料块里明显的看到木炭被包裹在矿石和炉渣之中。 汉代生铁一般含硫量在万分之三左右，这样低的含硫量也不像是用煤炼出来的。因此，我国用煤炼铁的问题，有待进一步的研究。 北魏时郦道元写的《水经注·河水篇》引《释氏西域记》,曾描述过西域屈茨(今新疆库车县一带)以北二百里的山上炼铁的情景。 “夜则火光，昼日但烟，人取此山石炭，冶此山铁，恒充三十六国用”。这一记载表明，在北魏时期当地可能已用煤(即碳)来冶铁了。 《汉书、西域传》记载：大宛至安息本来“不知铸铁器”,是汉卒教会他们铸作兵器。如果北魏时西域用煤炼铁属实的话，那么中原地区很可能更早就会用煤炼铁了。 当然也不能认为有的汉代冶铁作坊用木炭炼铁，就否定其他汉代冶铁作坊用煤炼铁的可能，因为直到明代的《天工开物》记载，约70%的作坊用煤炼铁，还有30%的作坊用木炭炼铁，这是由当地的资源条件决定的。 用煤炼铁在技术上比用木炭更难一些。这是因为煤的燃烧性能不如木炭，含杂质又较多，特别是煤的透气性很差。 有些煤受热后发生爆裂，更容易引起炉料堵：塞，使炉子不能顺行，炉子越大，问题也越严重。 一般来说，用煤炼铁时需要强化鼓风，并添加石灰石之类的熔剂，才能保证炉况顺行，炼出质量较好的生铁。 我国宋代用煤炼铁比较普遍，不仅有出土的高硫生铁可佐证，而且史籍也有明确的记载。宋元丰元年(公元1078年)徐州发现了大煤矿，并用来炼铁。 当时的地方官苏轼写了《石炭行》的诗句来表达高兴的心情：“根苗一发浩无际，万人鼓舞千人看。 投泥泼水愈光明，烁玉流金是精悍。南山栗林渐可息，北山顽矿何劳锻。为君铸作百炼刀，要斩长鲸为万段”。 徐州是宋代的冶铁基地之一，过去用栗木炼铁，耗费很大，森林资源有限，发现煤矿又用于炼铁，对于发展冶金生产有很大的意义。 十三世纪末叶时，意大利人马可波罗来到中国，看到广泛用煤，还觉得新奇，说中国有一种黑石头，可以作燃料，火力大，价格还便宜。 这时我们的祖先用煤炭作燃料已有很长的历史，用煤冶炼生铁也至少有三、四百年了。明代巳经能用煤炼焦，并且用焦炭来冶铸。 据方以智的《物理小识》记载：“煤则各处产之，臭者烧熔而闭之成石，再凿而人炉曰礁，可五日不绝火，煎矿煮石，殊为省力”。 这里所说的“礁”就是焦炭，“臭”煤是指含挥发物较多的炼焦煤。在密闭的条件下把“臭”煤烧熔成坚硬的“礁”,用来炼铁，效果很好。 焦炭的透气性和燃烧性能比煤好，更适合于冶炼，进一步提高冶铁的产量和质量。 欧洲最早用煤炼铁是在十八世纪，随后才开始炼焦和使用焦炭炼铁。因此，我国是世界上最早用煤和焦炭并用于冶铸的国家。 对竖炉炼铁来说，鼓风非常重要，因为炉内的燃烧强度和冶炼强度与风量大小有直接关系。 竖炉比较高，炉内充满料块，形成一个料柱，气流必须通过料柱从炉顶流出，需要一定的风压和风量。 古代的皮囊比自然通风进了一步，但风力较小，山东滕县出土汉代冶铁画像石中有用皮囊鼓风的场面，不仅用人力推动。 而且还要有人躺在下面操作，劳动条件非常差，鼓风效率是不会很高的，很难满足竖炉冶炼的需要。 后来发展到利用畜力鼓风如“马排”、“牛排”等，甚至创造了“水排”,即利用水力推动排扇来鼓风的先进技术。 公元三十一年(东汉建武七年)河南南阳太守杜诗总结了当地劳动人民的经验，“造作水排，铸为农器”结果“用力少，见功多，百姓便之”,水排作为一种自然力，能够因地制宜，在中国冶金史上一直流传下来。 但是，由于当时利用皮制的风囊，鼓风量和风压不能满足冶铁发展的需要。直到宋代的《武经总要》里有了木风扇的记载。
