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如何确保深井阳极焦炭的长期稳定性和可靠性?

郭亚哲    2025-06-09 07:02:52    173次浏览

材料选择·高纯度焦炭:选择碳含量≥95% 的焦炭,固定碳含量≥85%,使氧化反应优先发生在炭填料上,减少阳极本体腐蚀3。同时,灰分含量≤8%,且灰分中 SiO₂、Al₂O₃等惰性成分占比≥80%,避免杂质提升电阻率或引发副反应3。

·合适的粒度分布3:采用粒径 10 - 30mm 为主的级配焦炭,确保孔隙率在 40%-50%,兼顾导电性与机械稳定性,也可选择 5 - 15mm 连续级配的焦炭,使填料密实度与透气性达到平衡。

施工过程控制·阳极安装:阳极应按产品性能指标验收,阳极与引出导线的接头须绝缘良好,表面无缝隙、无明显缺陷。下井时轻拿轻放,让阳极位于井孔中央,每只阳极的引出电缆做好标识。

·焦炭填充:阳极四周填充焦炭填料,阳极上、下部的焦炭厚度均大于 150mm,四周的焦炭厚度不小于 100mm,焦炭中不得混入泥土等杂物,填充时需夯实。可用泵从井底部打入井中,采用湿式回填法时,将焦炭与 5%-10% 水分混合,利用泥浆顶升技术消除架空现象,确保压实密度≥1.2t/m³。

·回填与密封:回填采用人工装填,少量、缓慢、匀速进行,确保完全沉降。装填一部分后待其沉降一段时间再继续装填,全部装填完后沉降,然后向井内填细沙和砾石,并注水。直埋电缆距地面距离不小于 0.8m,四周垫以不小于 100mm 厚的细土、细砂,上方用红砖覆盖,且在长度上留有裕量并做波浪形敷设。道路穿越处要安装电缆套管,阳极电缆连接处要用胶浇注、严格密封。

环境因素管理·避免不良地质条件:地床不宜设在低洼处、死水区、排水区,或存在有害物质(如碳氢化合物、重金属盐、盐水等)的区域,防止污染影响阳极性能。

·湿度与温度控制:在干燥或高温环境中,可通过在焦炭层中添加 5%-8% 石膏,利用其吸湿 - 放湿特性维持孔隙湿度在 60%-75% RH,保障电解液连续性,维持较低电阻率。在低温环境中,如采用预加热导管技术确保焦炭填料在 - 40℃环境下密实度>95%。

系统监测与维护·定期检测:植入分布式光纤传感器等监测设备,实时监测焦炭密实度与阳极消耗率。定期检测阳极输出电流、电位等参数,通过电阻率成像法等技术检测焦炭层是否存在电阻率异常区域。

·及时维护:根据监测结果,及时处理发现的问题,如对于堵塞的导气管,及时进行清理;对于电阻率升高或性能下降的焦炭填料,及时进行更换。

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