进雨水的情形应当是尽量避免的，但是却因为各种原因，没有及时发现，直到库底出现结块。此类结块的特点是：掏出的块状料较为致密，硬度大，强度高，有时还会在表面有蜂窝状。

进雨水有以下几种可能的情况：

（1）水泥库顶的工艺管道与混凝土之间的间隙进水。水泥混凝土库顶的工艺管道不少，预留孔洞多，（如进料斜槽下料口、收尘器的抽风管、收尘器回灰管、量库孔、平衡阀和检修人孔等）。混凝土与钢材之间因为收缩不同步，容易产生间隙，雨沿这些缝隙慢慢渗漏进入库内。

解决办法：加装防水帽，超过预留混凝土止水挡口，斜管加焊挡水装置。

（2）雨水被负压吸进去。在库顶收尘器开机的情况下，库内呈负压状态。库顶的测量库位仪器、人工量库位孔、压力平衡阀以及检修人孔门都有对外开口，由于收尘器形成的负压会使得雨水从开口倒吸进去。

一般的方法是做防水帽。我公司在人工量库位孔进水问题上曾经也走了不少弯路，后面采取在人工量库位孔上盖内侧加工业毛毡进行密封，并加手柄压紧装置以后才解决。总之，水泥库刚投入生产时，下雨天去现场排查很重要。

（3）滑模施工的顶升钢管，也是库内进水的一个隐患。目前几乎所有的水泥库都是滑模施工（见图1）。滑模结束后，在库顶板会留下很多钢管孔（割降钢管后留下的Φ50 mm）。如果没有及时彻底处理，以后雨水就有可能沿着这一根钢管漏到库壁的某个地方，从库壁混凝土流到库内或库外侧。

图1　水泥库滑模施工

解决方法：割除这根钢管时要求施工方留长一点，让开口超过库顶板多一些；另外，每个钢管孔用钢板满焊封死，防止雨水进入。

（4）库顶板钢梁与混凝土库壁的梁头缝隙进水。滑模施工的库顶的混凝土施工方法是采用钢梁上覆盖混凝土。在建设新生产线时发现，屋檐雨水存在沿底部返水现象，如果正好在钢梁的位置，雨水就会沿着钢梁与混凝土的缝隙进入水泥库里。

解决办法：在制作挑檐的钢模时做一个“鹰嘴”结构，就可以完全避免这个问题的出现。

（5）库顶板的混凝土的微裂纹进水。混凝土的微裂缝无法杜绝，所以我们在库顶都使用了各类防水办法，但是防水材料的老化不可避免，另外，在库顶设备安装过程中也有可能受到损伤，这也是库内进水较难发现的一种情形。

解决方法：库顶板全部用彩瓦进行遮盖（见图2），如果在有斜雨的区域，最好是全封闭。

2.1　水泥水化结块相状

水泥存放期间水化造成结块，这种情况发生较为普遍，是水泥储库工作的难点。这种结块的特点是呈片状，一般宽2~10 cm，厚度一般就几厘米，有时还会有解理面，结构略疏松，强度不很高，用手可以掰断。在水泥企业一般是销售淡季后转旺季时，特别是从水泥高库位降到低库位时容易出现，会给生产的连续性造成很大的影响。

图2　库顶板全部用彩瓦遮盖

2.2　水泥水化结块原因分析

水泥水化结块分成两个阶段：

（1）第一阶段是水泥流动性变差，在靠近库底边角的地方形成滞留区。主要原因是石膏在水泥库内脱水所致，水分子被细粉吸收后产生部分水化，造成水泥粉状物料流动性变差。一般出磨的水泥温度95~120 ℃，跟熟料温度和粉磨品种有关。我公司的出磨水泥用75 ℃烘干温度来检测水泥水分，各类品种的水泥水分都不高，正常为0%~0.2%之间。但是如果用140 ℃烘干温度来检测水泥水分的话，数值在0.4%~0.6%，甚至更高，这里面的差值是石膏的结晶水。经我公司的对比，脱硫石膏最低从80 ℃开始就会脱水，与供货的来源有关，有些脱硫石膏到90 ℃才开始脱水，而且脱水速率也不完全一致。经多次验证，在库内存储3~7 d后，用140 ℃烘干温度来检测水泥水分就接近于0%，可见库内的脱水速度较快。

水泥在库内的存储温度超过90 ℃的几率很常见，在高温下水分子与水泥中的细粉快速反应产生水化，这就是为什么水泥存储时间稍长会导致水泥变得更潮，在斜槽内的流动性变差，甚至有结小团的现象。靠水泥库边部的水泥因充气箱通风量较少，流动性差导致卸出困难，形成滞留区（见图3）。

（2）第二阶段就是滞留区的水泥二次水化导致结块。

滞留区水泥停留时间较长后，就容易产生块状料，其反应机理是：

H2O+熟料细粉中的矿物  水化产物+Ca（OH）2

Ca（OH）2+CO2  CaCO3+H2O

图3　水泥在库内的滞留

由于大部分采用平底库，库内采用了充气箱结构，因卸料需要持续地用罗茨风机将空气鼓入库内使库内水泥流态化，方便将水泥快速卸出，因此物料能够持续接触到空气，空气中存在的少量H2O和CO2，使得这两个反应可以一直不停地持续。滞留区水泥水化到一定程度后，由于某种机会如自身质量过大、收缩产生裂纹、温度变化及水泥库放空等原因使得结块料从黏结处分离脱落，与流态化的水泥一起从卸料口卸出，它们挤在出料口，易形成结拱，造成出料无法连续。如果是库底散装系统，对发散速度会有较大影响，也是引起顾客投诉的一个重点。

2.3　水泥水化结块的处理

发生此类现象时，一般采取的都是人工掏料的办法。堵在出料斜槽拐弯处的还好办一些，关掉手动闸板后，开侧检修门人工掏去大块。如果在出料口上方产生拱料架空问题，解决难度就大得多了。关闭手动闸板，在闸板与库底板之间用氧割开个小孔，将一根长钢钎插入，用力向上捅将拱破坏。当拱料被破坏时，产生下塌。块料夹着粉料下冲，开的小孔经常冒出大量的水泥粉料。由于作业高度的限制和作业空间所限，人只能站在库底板的下方，冲出的粉料直对员工的面部，对施工者的安全构成了很大威胁。块状料夹着粉料，流动性差，又经常堵在出料斜槽上，一次一次地不停重复；处理一个Φ12 m库耗时需近10 d时间。其工作难度、危险度、体力强度都很大。为减少对员工的伤害，我公司将其列入二级作业风险管控范围。

最不得已的是人工清库。当水泥库结块到一定程度时，物料下不到减压锥，水泥无法卸出，只能采用这种方法。

最后不管是用何种方式进行清库，都需要人工进入筒仓内将库壁的挂料进行清理，作业环境差不说，作业的安全风险相当大。原国家安全生产管理总局还专门对此制定《水泥工厂筒型储存库清库安全操作规程》AQ 4072—2012，用安全标准来加强控制清库作业风险。虽然清库期间对施工的安全监管工作量相当大，但由于该工程危险性太大，因此依然每年都有危险发生。定期清库是没有办法的办法，如果有可能，水泥企业应尽量避免清库。缓解库内结块倾向，还要加强放空定期倒库清空，来尽量避免库内结大块。

2.4　缓解水化结块的工艺方案

（1）尽可能降低入库水泥温度或者提高磨内脱水程度，尽管这两者是矛盾的。从技术上可以通过增加水泥冷却器或使用机械倒库的方法缓解存储库内石膏脱水问题。

（2）降低水泥的存放周期，降低库存量，加快周转速度，减少结块概率。

（3）使用多点下料库系统，减少库内堆料区的结块几率。我公司在新建粉磨站Φ15 m库时使用了7个出料口的方案（带7个小减压锥和7个下料小区），投入使用后，水泥卸空率高，结块的几率大幅降低。

（4）由于大部分的水泥库已经建成，出库口已经固定无法改变，库内的固定区永远存在，加上石膏的二次脱水也不可免，利用或增加机械倒库设备，定期将库内的水泥进行放空，通过库容的变化，避免滞留区结成大块，这也是一种补救措施。

2.5　采用新型疏堵设备

1）液压疏堵破碎设备

为减少员工的劳动强度和减少作业隐患，我公司2020年度在水泥库底安装了一种库底液压疏堵破碎设备。该破碎设备安装在水泥库底的手动平板闸以下，设备尺寸与下料口的尺寸匹配。

工作原理：该设备功能分为上、下两部分。上部是捅料机构，使用的是液压缸伸出的钢棒，模仿人工破拱作业。捅料杆行程1?500~2?000 mm，负责处理平板闸以上结拱的块状料甚至大块料，中空油缸连接罗茨风机到减压锥内部可以替代部分充气箱功能，以解决架空料的处理难题。下部是破碎机构，将溜到破碎腔的块状料破碎成2 cm左右的小块，使得小块能随粉料一起被斜槽送走，解决在斜槽卸料器拐弯处堵料问题。由于本身破碎腔中自带约2.5cm间隙，对正常粉料卸料没有影响。如果发生破碎腔有堵，反而说明里面有块状料，这时只要开启疏堵机，就能快速疏通。由于现场安装空间所限和提供较强的破碎能力，该系统采用了液压马达、罗茨风机，与液压捅料机构合起来集成为一个液压系统。其设备示意见图4。

图4　库底液压疏堵破碎设备

该设备的可选包为手动闸板改为液动平板阀，方便现场处理时灵活掌握，减少员工的劳动强度。投入使用了两年多来，几次员工发现有块状料时，启用该设备，可以大幅度降低人工掏料风险和降低员工的劳动强度，受到了包装车间的一致好评，对捅料杆的作用更是特别肯定，处理一个库完全不用人工掏料。只要把出来的料送到包装机的振动筛包装出厂即可，超过筛网尺寸的小块状料从排渣口卸出，不会对包装机的运行和水泥质量产生影响。

2）水泥库清堵机器人

还有一种更为严重的堵料情形。水泥粉还有半库多，因为块状料多，在水泥库的减压锥全拱住了，几个通道全部堵住。这个时候人工清库下不去，液压疏堵破碎设备的捅料杆只能到减压锥里面，不能拐弯伸到库里去，长度也不够。对此，有一种水泥库清堵机器人可以有效解决这个难题。我公司曾使用过一次，将机器人从堵料的水泥库顶部用牵引绳放入库内（见图5），到达料面以后，启动系统，机器人根据库外远程遥控操作系统和内置陀螺仪到达堵料的位置，即可启动掘进驱动马达和行走送料马达，掘进头在掘转过程中，将凝结成块的水泥切割松散；需要调整机器人前进方向时，可以通过控制两组后驱动马达，即可调整到位。机箱尾部有防翻转尾舵，可以保证机器人稳定的作业姿态，并且尾舵不影响机器人的前进和后退作业。

该系统在水泥库存多的时候，能够钻入水泥粉里面处理结块，配合下部液压疏堵破碎设备，完全能解决水泥工厂储库结块最严重的问题，基本上可以做到不要再用进入水泥库内人工清库的方式了。

     

图5　水泥库清堵机器人

3　结束语          

         

         

总之，水泥储库最重要的事是杜绝进雨水，采取技术措施少结块，确有结块结拱发生，要选择合适的设备，尽量做到后工段的工作变得安全、可靠、顺畅。