焦炭是传统炼铁工艺的必要原料,它具有一定的强度并在高炉中发挥着骨架支撑方面不可替代的重要作用。采用实验表征与基于活性反应力场（Reactive force field,Reax FF）的分子动力学方法相结合为平遥焦炭建立微观结构模型,并模拟其在高炉环境中的压缩过程,分析压缩过程中的微观结构变化及原因,以此来解释焦炭强度特性的微观来源。首先对平遥焦炭进行元素分析确定其分子式为C₆₀₄₆₈H₂₁₉₃O₅₂₇N₄₆₈S₄₉。其次,通过X-射线光电子能谱（XPS）表征结果得知平遥焦炭中存在石墨型碳、脂肪型碳和线型碳三种形式的碳元素以及相对比例。再者,通过X-射线衍射（XRD）表征确定了碳层的平均堆垛层数为7.6,平均宽度为58.2?。最后,利用模拟退火算法获得平遥焦炭的稳定构型,模型的基本结构与XPS、XRD数据结果基本一致。从模型可以直观地看出,焦炭中的碳基质是由连续不规则的弯曲碳层组成。碳层中存在的各种局部结构（如拱形结构、鞍形结构）、非石墨类型碳、堆垛层错结构（碳层折叠和扭曲、螺型位错结构）等导致了碳层的弯曲以及碳层间距增大。为了研究焦炭强度的分子基础,对300 K和3500 K两种不同温度的焦炭压缩过程进行了Reax FF模拟。结果表明,褶皱碳层的堆垛层错结构是焦炭产生强度的主要微观原因。褶皱碳层起到分散外力的作用,堆垛层错结构则可以有效抑制碳层间的相对滑移。此外,外力作用引起的焦炭结构变化在不同温度下呈现出不同的特征,高温有利于碳层结构破裂后的重构,进而促进形成更大的平整碳层结构。因此,高温条件更能体现出焦炭的支撑作用。该方法为进一步研究焦炭结构及其热反应机理提供了新思路。图37幅;表4个;参70篇。