焦炭作为冶金行业的重要原料,其质量对高炉生产有着重要的影响。焦炭光学组织结构及形态的差异,导致各组织的强度及气化反应性的不同,宏观反映出焦炭质量的优劣。通过分析焦炭显微结构的变化规律,明确其对焦炭质量的影响机理,对配煤炼焦生产有着重要的指导意义。选取吕家坨焦煤作为基础用煤,通过配入不同比例的沥青及焦粉,改变配合煤中活性组分及惰性组分的含量,炼制坩埚焦。改善传统光学组织测试方法,提出了更为精准的面积计算法测试焦炭光学组织含量,研究表明活性组分的配入增加了成焦过程中中间相的含量,促进了镶嵌状、纤维状组织的形成;惰性组分的配入增加了焦炭丝炭及破片状组织的含量。提出了一种测试块状焦炭光学组织含量的方法,并测试了块状焦炭不同层次结构焦炭光学组织变化规律。结果表明在煤成焦过程中活性组分受流动性和压力作用致使焦炭下层含有更多镶嵌状,纤维状,片状。采集了144张块状焦炭的高清光学组织图片,进行拼接并分析,得出成焦过程中挥发分的析出影响了焦炭光学组织含量的变化:各向同性组织、纤维状组织以及片状组织的硬度较低,成焦过程中挥发分析出量增加,能够破坏这些组织的形成,发展成孔结构;镶嵌状和丝炭及破片状硬度较高,能够阻止孔结构的发展。通过建立光学组织与等温气化反应性的线性回归方程确定了焦炭各个光学组织的气化反应能力,纤维状、镶嵌状、片状、丝炭及破片状各向同性结构的气化能力依次增加。焦炭在非等温条件下,异性组织含量增多增加了焦炭的起始反应温度,增加了最大气化反应速率及其对应温度。