本文以中温煤焦油沥青为原料，采用空气氧化法进行改质处理，研究了改质工艺条件对改质沥青性质的影响，制备出了性质较好的高软化点的改质沥青。同时，对改质沥青进行了成球处理，制备出不同粒度的改质沥青球，并对改质沥青球进行炭化研究。利用红外光谱仪、热重分析仪、光学显微镜、扫描电子显微镜及X射线衍射仪对改质沥青和球形沥青焦进行表征，为改性沥青的制备和应用提供了一些有价值的信息。首先，对中温沥青进行空气氧化改质研究。实验结果表明，改质沥青的软化点、结焦值和甲苯不溶物含量都随氧化温度、氧化时间和空气量的增加而增加。喹啉不溶物含量表现出阶段性变化的特点：在氧化温度不大于280℃的条件下，喹啉不溶物含量随温度升高增长较慢；温度大于300℃时，喹啉不溶物含量急剧增加。其次，对氧化改质沥青进行了红外光谱分析和热失重分析。改质沥青的红外光谱分析结果表明，经过氧化改质处理，沥青结构发生了明显变化，沥青中的羟基结构消失，叁键和累积双键结构明显增加；改质沥青热失重分析研究表明，经过氧化改质处理，沥青的热稳定性得到了较大的提高，总失重率降低了18.01%。最后，以制备的改质沥青为原料，以聚乙二醇为粘结剂，对改质沥青进行成形处理，对制备的改质沥青球进行不熔化处理，在1000℃下对经过不熔化处理过的沥青球进行了炭化实验研究，获得了球形沥青焦。对获得的球形沥青焦的显微强度、微观结构及微晶结构进行了研究。研究结果表明，由改质沥青制备的球形沥青焦中有片层结构的组织生成，热转化产品表现为光学各向同性；球形沥青焦中有类石墨微晶生成，石墨化度可达34.88％。