Отменив в 1754 году ясак и объявив Илецкий соляной промысел государственным предприятием, оренбургский губернатор Неплюев должен был бы поставить добычу соли на промышленную основу. Но бесперебойная прибыльная работа промысла могла быть налажена лишь при хороших кадрах горняков, специальной оснастке, при наличии складских помещений, транспортных средств, торгующей сети, заказчиках… Подготовить, включить в работу весь этот конвейер оказалось не так просто. В штольнях соль добывалась вручную в основном колодниками-каторжниками под приглядом вооруженных солдат. Возили ее на телегах и санях.
Учрежденная Оренбургская соляная контора обустройство Илецкого промысла начала с того, что сдала его на несколько лет в аренду сотнику казачьего полка Алексею Углицкому, который обязался ежегодно поставлять в магазины Оренбурга пятьдесят тысяч пудов соли. С вверенной ему ротой солдат он в 1754 году воздвиг небольшое бревенчатое сооружение, получившее название Илецкая защита. В этой крепости разместились казармы, склады, продовольственный магазин, церковь, по углам — пушки. Однако Углицкий не смог поставить обещанное количество соли, и уже в конце 1755 года промысел возглавил коллежский советник Тимашев. При нем добыча соли возросла до четверти миллиона пудов. Ее стали возить не только по суше, но и по рекам: Яику, Волге, Каме, Белой. Для строительства пристаней, легких судов, барок, соляных лавок требовалось много леса. В южно-уральской степной зоне его извечно не хватало. Приходилось доставлять издалека, что повышало себестоимость соли.
Возглавив промысел, Рычков поставил задачу увеличить добычу соли до одного миллиона пудов в год. Для этого нужно было, как он считал, улучшить условия и организацию труда горняков. Рычков вводит на руднике своеобразную производственную кооперацию, почасовую оплату труда с выработки. Откачивать рассол из ям стали насосные машины. Рычков придумывал разные приспособления для подъема соляных глыб из шахты, вырубку соли велел вести не только в вертикальном, но и горизонтальном направлении. В результате в подземном руднике образовались просторные камеры, где могли одновременно работать несколько горняков. Все же это был тяжелый, «потопроливной» труд. Рычков его впоследствии опишет так: «Сперва они прорывают борозды глубиною в пять четвертей, а шириною вершка в три так, чтобы одна борозда от другой расстоянием была на аршин. Таким образом приготовя несколько борозд, совокупляясь в одно место человек по 20 и по 30, сбивают соль с самой подошвы барсом (то есть особым бревном), ударяя им по нескольку раз в косяк. А как косяк даст трещину, то отделяют его от подошвы соляной, запущая в него большие рычаги, коими отваливают его в сторону. В таком косяке случается пудов по триста и более…»
Чтобы перевозить соль более дешевым водным путем, Рычков добился денег на строительство легких барочных судов, речных пристаней. Наполовину сократил число каторжников, заменив их вольнонаемными рабочими. В течение 1771 года ему удалось добыть 359 тысяч пудов, то есть в семь раз больше того, что планировал первый арендатор рудника Алексей Углицкий.
Служебная круговерть, многогранные хлопоты о руднике отбирали у Рычкова много времени, но и обогащали его живейшим материалом для творчества. В 1772 году в «Трудах Вольного экономического общества» публикуется большая его статья «Описание Илецкой соли» — первое в экономикогеографической литературе аналитическое исследование соляного промысла. В ней говорится, что соль расположена огромным куполом, и, хотя разработки ведутся уже на глубине тринадцати сажен, «конца залежи не предвидится, ибо природа в неизмеримом количестве ее приготовила». Неизвестно, когда и кем она найдена, «но в том ни малейшего нет сомнения, что и древние пользовались солью. Свидетельство тому развалины, множество ям и насыпных бугров, где они ту соль добывали».
Приблизительные оценки запасов Илецкого соляного месторождения дал в своей книге путешествий и академик Петр Паллас: «Сколь глубоко Илецкая каменная соль простирается в землю, того доподлинно определить не можно. Для исследования глубины оставил я там горный бурав, которым в день с великим трудом просверливали крупную соляную опоку не много больше полуаршина, при том же горный бурав несколько раз ломался; и напоследок осенью в глубоком месте ямы просверлили 20 аршин с лишком сквозь самую чистую соль и дошли до черного столь крепкого камня, что невозможно было глубже буравом сверлить, и принуждены были работу оставить».
