يزداد عمق المنجم كل عام - 30 مترًا ، وفقًا لتقارير الصناعة.
مع زيادة العمق ، تزداد الحاجة إلى التهوية والتبريد ، ويعرف Howden ذلك من خلال خبرته في العمل مع أعمق المناجم في جنوب إفريقيا.
تأسست Howden في عام 1854 على يد جيمس هودين في اسكتلندا كشركة هندسة بحرية ودخلت جنوب إفريقيا في الخمسينيات من القرن الماضي لتلبية احتياجات صناعات التعدين والطاقة.بحلول الستينيات من القرن الماضي ، ساعدت الشركة في تزويد مناجم الذهب العميقة في البلاد بجميع أنظمة التهوية والتبريد اللازمة لاستخراج الخام بأمان وكفاءة على بعد أميال تحت الأرض.
قال تيونز واسرمان ، رئيس قسم تبريد وضاغطات المناجم في Howden ، لـ IM: "في البداية ، استخدم المنجم التهوية فقط كطريقة تبريد ، ولكن مع زيادة عمق التعدين ، كان التبريد الميكانيكي مطلوبًا للتعويض عن الحمل الحراري المتزايد في المنجم".
قامت العديد من مناجم الذهب العميق في جنوب إفريقيا بتركيب مبردات طرد مركزي من طراز ™ Freon فوق الأرض وتحتها لتوفير التبريد اللازم للأفراد والمعدات الموجودة تحت الأرض.
قال واسرمان إنه على الرغم من التحسن في الوضع الراهن ، فقد ثبت أن نظام تبديد الحرارة للآلة تحت الأرض يمثل مشكلة ، حيث كانت قدرة تبريد الماكينة محدودة بسبب درجة الحرارة وكمية هواء العادم المتاح.في الوقت نفسه ، تسببت جودة مياه المناجم في تلوث شديد للمبادلات الحرارية ذات الغلاف والأنبوب المستخدمة في مبردات الطرد المركزي المبكرة هذه.
لحل هذه المشكلة ، بدأت المناجم بضخ الهواء البارد من السطح إلى الأرض.في حين أن هذا يزيد من قدرة التبريد ، فإن البنية التحتية اللازمة تشغل مساحة في الصومعة والعملية تستهلك الكثير من الطاقة والطاقة.
لمعالجة هذه القضايا ، تريد المناجم زيادة كمية الهواء البارد التي يتم جلبها إلى الأرض من خلال وحدات المياه المبردة.
دفع هذا Howden إلى إدخال مبردات لولبية أمينية في المناجم في جنوب إفريقيا ، أولاً جنبًا إلى جنب بعد مبردات الطرد المركزي السطحية الحالية.وقد أدى ذلك إلى تغيير تدريجي في كمية المبرد الذي يمكن توفيره لمناجم الذهب العميقة تحت الأرض ، مما أدى إلى انخفاض متوسط ​​درجة حرارة المياه السطحية من 6-8 درجة مئوية إلى 1 درجة مئوية.يمكن للمنجم استخدام نفس البنية التحتية لأنابيب التعدين ، والتي تم تركيب العديد منها بالفعل ، مع زيادة كمية التبريد التي يتم تسليمها إلى الطبقات العميقة بشكل كبير.
بعد ما يقرب من 20 عامًا من تقديم WRV 510 ، طورت Howden ، وهي شركة رائدة في السوق في هذا المجال ، WRV 510 ، وهو ضاغط لولبي كبير الحجم بدوار 510 مم.كانت واحدة من أكبر الضواغط اللولبية في السوق في ذلك الوقت وكانت متوافقة مع حجم وحدة التبريد اللازمة لتبريد تلك المناجم العميقة في جنوب إفريقيا.
قال واسرمان: "هذا يغير قواعد اللعبة لأن المناجم يمكنها تركيب مبرد واحد بقدرة 10-12 ميجاوات بدلاً من مجموعة من المبردات"."في نفس الوقت ، الأمونيا كمبرد أخضر مناسبة تمامًا لتركيبات الضواغط اللولبية والمبادلات الحرارية اللوحية."
تم إضفاء الطابع الرسمي على اعتبارات الأمونيا في المواصفات ومعايير السلامة للأمونيا لصناعة التعدين ، حيث لعب Howden دورًا مهمًا في عملية التصميم.تم تحديثها وإدراجها في قانون جنوب أفريقيا.
يتضح هذا النجاح من خلال تركيب أكثر من 350 ميجاوات من قدرة تبريد الأمونيا من قبل صناعة التعدين في جنوب إفريقيا ، والتي تعتبر الأكبر في العالم.
لكن ابتكار Howden في جنوب إفريقيا لم يتوقف عند هذا الحد: ففي عام 1985 أضافت الشركة آلة صنع الجليد السطحي إلى مجموعتها المتزايدة من مبردات المناجم.
نظرًا لتعظيم خيارات التبريد السطحي وتحت الأرض أو اعتبارها باهظة الثمن ، فإن المناجم بحاجة إلى حل تبريد جديد لتوسيع نطاق التعدين إلى مستويات أعمق.
قام Howden بتركيب أول مصنع لصنع الثلج (على سبيل المثال أدناه) في عام 1985 في EPM (East Rand Proprietary Mine) شرق جوهانسبرج ، والذي تبلغ طاقته الإجمالية النهائية للتبريد حوالي 40 ميجاوات وسعة ثلج تبلغ 4320 طنًا / ساعة.
أساس العملية هو تكوين جليد على السطح ونقله عبر المنجم إلى سد جليدي تحت الأرض ، حيث يتم بعد ذلك تدوير المياه من السد الجليدي في محطات التبريد تحت الأرض أو استخدامها كمياه معالجة لحفر الآبار.ثم يتم ضخ الجليد المذاب مرة أخرى إلى السطح.
تتمثل الفائدة الرئيسية لنظام صانع الثلج هذا في انخفاض تكاليف الضخ ، مما يقلل من تكاليف التشغيل المرتبطة بأنظمة المياه المبردة السطحية بحوالي 75-80٪.قال واسرمان إن الأمر يعود إلى "طاقة التبريد المخزنة في تحولات طور الماء" ، موضحًا أن 1 كجم / ثانية من الجليد لها نفس قدرة التبريد مثل 4.5-5 كجم / ثانية من الماء المجمد.
بسبب "الكفاءة الفائقة لتحديد المواقع" ، يمكن الحفاظ على السد تحت الأرض عند 2-5 درجة مئوية لتحسين الأداء الحراري لمحطة تبريد الهواء تحت الأرض ، مرة أخرى لزيادة قدرة التبريد إلى الحد الأقصى.
ميزة أخرى للأهمية الخاصة لمحطة توليد الطاقة بالجليد في جنوب إفريقيا ، وهي دولة معروفة بشبكة الطاقة غير المستقرة ، هي قدرة النظام على استخدامها كطريقة لتخزين الحرارة ، حيث يتم إنشاء الجليد وتراكمه في السدود الجليدية تحت الأرض وخلال فترات الذروة..
أدت الميزة الأخيرة إلى تطوير مشروع شراكة صناعية مدعوم من Eskom ، حيث يبحث Howden بموجبه في استخدام صانعات الثلج لتقليل ذروة الطلب على الكهرباء ، مع حالات اختبار في Mponeng و Moab Hotsong ، أعمق مناجم تحت الأرض في العالم.
وأوضح واسرمان: "لقد جمدنا السد ليلاً (بعد ساعات) واستخدمنا الماء والجليد المذاب كمصدر لتبريد المنجم خلال ساعات الذروة"."يتم إيقاف تشغيل وحدات التبريد الأساسية خلال فترات الذروة ، مما يقلل من الحمل على الشبكة."
أدى ذلك إلى تطوير آلة تصنيع الثلج بنظام تسليم المفتاح في Mponeng ، حيث أكمل Howden العمل بما في ذلك المعدات المدنية والكهربائية والميكانيكية لآلة ثلج بقدرة 12 ميجاوات و 120 طن / ساعة.
تشمل الإضافات الأخيرة إلى استراتيجية التبريد الأساسية لشركة Mponeng الثلج الناعم والمياه المبردة السطحية ومبردات الهواء السطحي (BACs) ونظام التبريد تحت الأرض.وجود تركيزات مرتفعة من الأملاح والكلوريدات المذابة في مياه المناجم أثناء العمل.
يقول إن ثروة جنوب إفريقيا من الخبرة والتركيز على الحلول ، وليس المنتجات فقط ، تواصل تحويل أنظمة التبريد حول العالم.
كما ذكر واسرمان ، كلما تعمق المزيد والمزيد من المناجم ومساحة أكبر في المناجم ، من السهل رؤية حلول مثل هذه موجودة في أجزاء أخرى من العالم.
قال ماينهاردت: "تقوم Howden بتصدير تقنية التبريد العميق للمناجم إلى جنوب إفريقيا منذ عقود.على سبيل المثال ، قدمنا ​​حلول تبريد المناجم لمناجم الذهب تحت الأرض في ولاية نيفادا في التسعينيات.
"إحدى التقنيات المثيرة للاهتمام المستخدمة في بعض مناجم جنوب إفريقيا هي تخزين الجليد الحراري لنقل الأحمال - يتم تخزين الطاقة الحرارية في السدود الجليدية الكبيرة.يتم إنتاج الجليد خلال ساعات الذروة ويستخدم خلال ساعات الذروة "."تقليديًا ، تم تصميم وحدات التبريد للحصول على درجة حرارة محيطة قصوى يمكن أن تصل إلى ثلاث ساعات يوميًا خلال أشهر الصيف.ومع ذلك ، إذا كانت لديك القدرة على تخزين طاقة التبريد ، فيمكنك تقليل هذه السعة ".
قال: "إذا كانت لديك خطة ذات معدل ذروة مرتفع إلى حد ما وترغب في الترقية إلى أسعار أرخص خلال فترات خارج الذروة ، فإن حلول صناعة الثلج هذه يمكن أن تقدم حالة عمل قوية"."رأس المال الأولي للمصنع يمكن أن يعوض انخفاض تكاليف التشغيل."
في الوقت نفسه ، تكتسب BAC ، التي تم استخدامها في مناجم جنوب إفريقيا لعقود ، أهمية عالمية متزايدة.
مقارنةً بتصميمات BAC التقليدية ، فإن أحدث جيل من BACs يتمتع بكفاءة حرارية أعلى من سابقاتها ، وحدود أقل لدرجة حرارة هواء المناجم وبصمة أصغر.كما أنها تدمج وحدة التبريد عند الطلب (CoD) في منصة Howden Ventsim CONTROL ، والتي تقوم تلقائيًا بضبط درجة حرارة الهواء لتلائم احتياجات ما تحت السطح.
خلال العام الماضي ، قامت Howden بتسليم ثلاثة جيل جديد من BACs للعملاء في البرازيل وبوركينا فاسو.
كما أن الشركة قادرة على إنتاج حلول مخصصة لظروف التشغيل الصعبة ؛ومن الأمثلة الحديثة على ذلك التركيب "الفريد" لمبردات الأمونيا BAC لشركة OZ Minerals في منجم Carrapateena في جنوب أستراليا.
قال واسرمان عن التركيب: "قام Howden بتركيب مكثفات جافة مع ضواغط Howden للأمونيا ومبردات الهواء الجاف ذات الحلقة المغلقة في أستراليا في حالة عدم توفر المياه"."نظرًا لأن هذا التثبيت" جاف "وليس مبردات رش مفتوحة مثبتة في أنظمة المياه ، فقد تم تصميم هذه المبردات لتحقيق أقصى قدر من الكفاءة."
تختبر الشركة حاليًا حل مراقبة وقت التشغيل لمحطة BAC برية بقدرة 8 ميجاوات (في الصورة أدناه) تم تصميمها وبناؤها في منجم Yaramoko Fortuna Silver (المعروف سابقًا باسم Roxgold) في بوركينا فاسو.
يسمح النظام ، الذي يسيطر عليه مصنع Howden في جوهانسبرج ، للشركة بتقديم المشورة بشأن تحسينات الكفاءة المحتملة والصيانة للحفاظ على تشغيل المصنع في أفضل حالاته.تم تصميم وحدة BAC في مجمع التعدين Caraiba في Ero Copper ، البرازيل أيضًا لاستخدام هذه الميزة.
تواصل منصة Total Mine Ventilation Solutions (TMVS) بناء علاقات ذات قيمة مضافة مستدامة ، وستطلق الشركة دراستي جدوى للتهوية عند الطلب (VoD) في الدولة في عام 2021.
مباشرة على حدود زيمبابوي ، تعمل الشركة على مشروع من شأنه تمكين الفيديو عند الطلب للأبواب الأوتوماتيكية في المناجم تحت الأرض ، مما يسمح لها بالفتح على فترات متفاوتة وتوفير الكمية المناسبة فقط من هواء التبريد اعتمادًا على الاحتياجات المحددة للسيارة.
سيكون هذا التطوير التكنولوجي ، باستخدام البنية التحتية للتعدين المتاحة الحالية ومصادر البيانات الجاهزة ، جزءًا مهمًا من منتجات Howden المستقبلية.
تجربة Howden في جنوب إفريقيا: تعرف على كيفية تصميم حلول التبريد للتعامل مع نوعية المياه الرديئة في مناجم الذهب العميقة ، وكيفية تقديم حلول موفرة للطاقة قدر الإمكان لتجنب مشاكل الشبكة ، وكيفية تلبية بعض متطلبات جودة الهواء الأكثر صرامة.متطلبات درجة الحرارة والصحة المهنية في جميع أنحاء العالم اللوائح - ستستمر في دفع ثمن المناجم في جميع أنحاء العالم.
International Mining Team Publishing Ltd 2 Claridge Court، Lower Kings Road Berkhamsted، Hertfordshire England HP4 2AF، UK