強制電流系統深井陽極填充料深井焦炭

· 作用原理：

· 降低接地電阻：焦炭導電性能良好，作為填充料可增加陽極與周圍土壤的接觸面積，降低陽極地床的接地電阻，使電流能更順暢地通過土壤傳導，提高陰極保護系統的效率。

· 改善電流分布：在深井陽極周圍形成均勻導電層，有助于電流在土壤中均勻分布，避免電流局部過度集中，減少金屬結構因電流密度過大導致的腐蝕風險，確保被保護金屬各部分都能獲得足夠保護電流，提高整體保護效果。

· 保護陽極本體：在陽極與土壤間形成隔離層，防止土壤中有害物質（如氯離子、硫酸根離子等）對陽極的腐蝕，還能降低陽極因土壤壓實、膨脹等物理作用受到的機械損傷，延長陽極使用壽命，降低維護成本。

· 維持土壤環境穩定：具有良好的透氣性，可使深井陽極電解過程中產生的氣體（如氫氣、氧氣等）順利排出，維持土壤環境穩定性。同時能吸收和儲存一定水分，保持陽極周圍土壤濕度，為陽極反應提供有利環境。

· 材料特性：

· 多孔碳質材料：含碳量≥85%，具有較高的化學穩定性和導電性。電阻率為 0.5-1.5Ω?m，介于陽極材料（如高硅鑄鐵，電阻率 10??Ω?m）與深層土壤（電阻率 10-100Ω?m）之間，可形成 “陽極 - 焦炭 - 土壤” 三級電阻過渡層，降低界面電阻 60% 以上，避免因電阻突變導致電流分布不均。

· 孔隙率：孔隙率通常為 40%-50%，顆粒堆積形成的三維孔隙結構為 OH?等反應離子提供快速擴散通道，能使離子遷移速率提升 40%，減少陽極表面堿化層堆積，降低析氧過電位 0.15-0.2V，進而使陽極工作電壓降低 15%-20%。

· 彈性模量：彈性模量為 5-15GPa，介于地層巖石（>50GPa）與陽極套管（210GPa）之間，可吸收凍土區凍脹壓力（最大 8MPa）、采空區塌陷沖擊（瞬時應力 20MPa）等，像 “彈性護甲” 一樣通過顆粒重排分散應力，避免陽極因剛性碰撞而斷裂。

· 疏水性：焦炭具有疏水性，接觸角 > 120°，其孔隙 “迷宮效應” 使 Cl?滲透率降低 75%，SO?2?侵蝕速率下降 60%，能顯著降低陽極基體腐蝕速率。

· 施工應用要點：

· 材料選擇：固定碳含量≥90%，確保導電性與化學穩定性；灰分含量≤8%，避免 SiO?、Al?O?等雜質提升電阻率或引發副反應；粒徑一般為 5-15mm 連續級配，孔隙率控制在 40%-50%，確保填料密實度與透氣性平衡。

· 回填工藝：可采用濕式回填法，將焦炭與 5%-10% 水分混合后泵入井底，利用泥漿頂升技術消除架空現象，確保壓實密度≥1.2t/m3；也可使用分段回填技術，每下放 5m 陽極段即回填焦炭，同步插入聚乙烯導氣管，避免氣阻效應。

· 導流結構：采用雙層鋼套管預包裝模塊，外層套管開孔率 15%-20%，內層套管填充焦炭，實現機械保護與導電功能的雙重保障。還可在焦炭層中添加 5%-8% 石膏，利用其吸濕 - 放濕特性維持孔隙濕度在 60%-75% RH，保障電解液連續性。