Rudnik je svake godine sve dublji – 30 m, prema izvještajima industrije.
Kako se dubina povećava, tako raste i potreba za ventilacijom i hlađenjem, a Howden to zna iz iskustva u radu s najdubljim rudnicima u Južnoj Africi.
Howden je osnovao James Howden 1854. godine u Škotskoj kao kompaniju za pomorstvo i ušao je u Južnu Afriku 1950-ih kako bi služio potrebama rudarske i energetske industrije.Do 1960-ih, kompanija je pomogla opremanje dubokih rudnika zlata u zemlji sa svim sistemima za ventilaciju i hlađenje potrebnim za sigurno i efikasno vađenje rude kilometrima ispod zemlje.
“U početku je rudnik koristio samo ventilaciju kao metodu hlađenja, ali kako se dubina iskopavanja povećavala, bilo je potrebno mehaničko hlađenje kako bi se kompenziralo rastuće toplinsko opterećenje u rudniku”, rekao je za IM Teunes Wasserman, šef odjela za hlađenje i kompresore u Howdenu.
Mnogi duboki rudnici zlata u Južnoj Africi instalirali su Freon™ centrifugalne hladnjake iznad i ispod zemlje kako bi osigurali neophodno hlađenje za podzemno osoblje i opremu.
Uprkos poboljšanju statusa quo, sistem odvođenja toplote podzemne mašine pokazao se problematičnim, jer je kapacitet hlađenja mašine bio ograničen temperaturom i količinom raspoloživog izduvnog vazduha, rekao je Wasserman.U isto vrijeme, kvalitet rudničke vode je uzrokovao ozbiljno zaprljanje ljuskasto-cijevnih izmjenjivača topline koji se koriste u ovim ranim centrifugalnim rashladnim uređajima.
Kako bi riješili ovaj problem, rudnici su počeli pumpati hladan zrak sa površine na tlo.Iako ovo povećava kapacitet hlađenja, potrebna infrastruktura zauzima prostor u silosu i proces je energetski i energetski intenzivan.
Kako bi riješili ove probleme, rudnici žele maksimizirati količinu hladnog zraka dovedenog na tlo kroz jedinice za rashlađenu vodu.
Ovo je navelo Howdena da uvede amino vijčane hladnjake u rudnike u Južnoj Africi, prvo u tandemu nakon postojećih površinskih centrifugalnih hladnjaka.Ovo je dovelo do koraka promjene količine rashladne tekućine koja se može isporučiti ovim dubokim podzemnim rudnicima zlata, što je rezultiralo smanjenjem prosječne temperature površinske vode sa 6-8°C na 1°C.Rudnik može koristiti istu infrastrukturu rudarskih cjevovoda, od kojih su mnogi već instalirani, uz značajno povećanje količine hlađenja koja se isporučuje u dublje slojeve.
Otprilike 20 godina nakon predstavljanja WRV 510, Howden, vodeći igrač na tržištu, razvio je WRV 510, veliki blok vijčani kompresor sa rotorom od 510 mm.Bio je to jedan od najvećih vijčanih kompresora na tržištu u to vrijeme i odgovarao je veličini rashladnog modula potrebnog za hlađenje tih dubokih južnoafričkih rudnika.
“Ovo mijenja igru ​​jer rudnici mogu instalirati jedan rashladni uređaj od 10-12 MW umjesto gomile rashladnih uređaja,” rekao je Wasserman.„U isto vrijeme, amonijak kao zeleno rashladno sredstvo je dobro prikladan za kombinacije vijčanih kompresora i pločastih izmjenjivača topline.”
Razmatranja o amonijaku su formalizirana u specifikacijama i sigurnosnim standardima za amonijak za rudarsku industriju, pri čemu je Howden igrao važnu ulogu u procesu dizajna.Oni su ažurirani i ugrađeni u zakon Južne Afrike.
O ovom uspjehu svjedoči instalacija više od 350 MW rashladnog kapaciteta amonijaka od strane rudarske industrije Južne Afrike, koja se smatra najvećom na svijetu.
Ali Howdenova inovacija u Južnoj Africi nije stala na tome: 1985. godine kompanija je dodala mašinu za površinski led svom rastućem asortimanu hladnjaka za rudnike.
Kako su mogućnosti površinskog i podzemnog hlađenja maksimizirane ili se smatraju preskupim, rudnicima je potrebno novo rješenje za hlađenje kako bi se rudarstvo dalje proširilo na dublje nivoe.
Howden je svoje prvo postrojenje za pravljenje leda (primjer ispod) instalirao 1985. u EPM (East Rand Proprietary Mine) istočno od Johanesburga, koji ima konačni ukupni kapacitet hlađenja od oko 40 MW i kapacitet leda od 4320 t/h.
Osnova rada je formiranje leda na površini i transport istog kroz rudnik do podzemne ledene brane, gdje se voda iz ledene brane zatim cirkulira u podzemnim rashladnim stanicama ili koristi kao procesna voda za bušenje bunara.Otopljeni led se zatim pumpa natrag na površinu.
Glavna prednost ovog sistema za proizvodnju leda je smanjenje troškova pumpanja, što smanjuje operativne troškove povezane sa sistemima površinske hladne vode za približno 75-80%.To se svodi na inherentnu "energiju hlađenja pohranjenu u faznim prijelazima vode", rekao je Wasserman, objašnjavajući da 1 kg/s leda ima isti kapacitet hlađenja kao 4,5-5 kg/s smrznute vode.
Zbog “superiorne efikasnosti pozicioniranja”, podzemna brana se može održavati na 2-5°C kako bi se poboljšale termičke performanse podzemne stanice za hlađenje zraka, opet maksimizirajući kapacitet hlađenja.
Još jedna prednost posebnog značaja ledene elektrane u Južnoj Africi, zemlji poznatoj po svojoj nestabilnoj električnoj mreži, je sposobnost sistema da se koristi kao metoda skladištenja toplote, gde se led stvara i akumulira u podzemnim ledenim branama i tokom vršnih perioda..
Posljednja korist dovela je do razvoja industrijskog partnerskog projekta podržanog od strane Eskom-a u okviru kojeg Howden istražuje korištenje ledomata za smanjenje vršne potražnje za električnom energijom, sa testnim slučajevima u Mponeng i Moab Hotsongu, najdubljim podzemnim rudnicima na svijetu.
„Zamrznuli smo branu noću (posle sati) i koristili vodu i otopljeni led kao izvor hlađenja rudnika tokom špica“, objasnio je Wasserman.„Osnovne rashladne jedinice se isključuju tokom vršnih perioda, što smanjuje opterećenje na mreži.”
To je dovelo do razvoja mašine za led po principu ključ u ruke u Mponengu, gdje je Howden završio radove uključujući civilnu, električnu i mehaničku opremu za ledomat od 12 MW, 120 t/h.
Nedavni dodaci Mponeng-ovoj osnovnoj strategiji hlađenja uključuju meki led, površinsku rashlađenu vodu, površinske hladnjake zraka (BAC) i podzemni sistem hlađenja.prisustvo u rudničkim vodama povišenih koncentracija rastvorenih soli i hlorida tokom rada.
Bogato iskustvo Južne Afrike i fokus na rješenja, a ne samo na proizvode, nastavljaju transformirati rashladne sisteme širom svijeta, kaže on.
Kao što je Wasserman spomenuo, kako sve više i više rudnika ulazi sve dublje i više prostora u rudnicima, lako je vidjeti rješenja poput ovog koja se nalaze u drugim dijelovima svijeta.
Meinhardt je rekao: „Howden decenijama izvozi svoju tehnologiju dubokog hlađenja rudnika u Južnu Afriku.Na primjer, mi smo isporučili rješenja za hlađenje rudnika za podzemne rudnike zlata u Nevadi još 1990-ih.
“Zanimljiva tehnologija koja se koristi u nekim južnoafričkim rudnicima je skladištenje termalnog leda za prijenos opterećenja – toplinska energija se skladišti u velikim ledenim branama.Led se proizvodi u vršnim satima i koristi se u vršnim satima”, rekao je on.“Tradicionalno, rashladne jedinice su dizajnirane za maksimalnu temperaturu okoline koja može dostići tri sata dnevno tokom ljetnih mjeseci.Međutim, ako imate mogućnost pohranjivanja rashladne energije, možete smanjiti taj kapacitet.”
„Ako imate plan sa prilično visokom vršnom stopom i želite da nadogradite na niže cene tokom perioda van špica, ova rešenja za pravljenje leda mogu biti dobar poslovni slučaj“, rekao je on.“Početni kapital za postrojenje može nadoknaditi niže operativne troškove.”
Istovremeno, BAC, koji se decenijama koristi u južnoafričkim rudnicima, dobija sve veći globalni značaj.
U poređenju sa tradicionalnim BAC dizajnom, najnovija generacija BAC-a ima veću termičku efikasnost od svojih prethodnika, niže granice temperature rudničkog vazduha i manji otisak.Oni također integriraju modul za hlađenje na zahtjev (CoD) u Howden Ventsim CONTROL platformu, koja automatski prilagođava temperaturu zraka u ovratniku kako bi odgovarala potrebama ispod površine.
Tokom prošle godine, Howden je isporučio tri nove generacije BAC-a kupcima u Brazilu i Burkini Faso.
Kompanija je takođe u mogućnosti da proizvodi prilagođena rešenja za teške uslove rada;nedavni primjer je 'jedinstvena' instalacija BAC hladnjaka amonijaka za OZ Minerals u rudniku Carrapateena u Južnoj Australiji.
“Howden je instalirao suhe kondenzatore s Howden amonijačnim kompresorima i hladnjacima suvog zraka zatvorene petlje u Australiji u nedostatku dostupne vode”, rekao je Wasserman o instalaciji.“S obzirom da se radi o 'suvoj' instalaciji, a ne otvorenim raspršivačima instaliranim u sistemima za vodu, ovi hladnjaci su dizajnirani za maksimalnu efikasnost.”
Kompanija trenutno testira rješenje za praćenje neprekidnog rada za kopnenu BAC elektranu od 8 MW (na slici ispod) dizajniranu i izgrađenu u rudniku Yaramoko Fortuna Silver (ranije Roxgold) u Burkini Faso.
Sistem, koji kontroliše tvornica Howden u Johanesburgu, omogućava kompaniji da savjetuje o potencijalnim poboljšanjima efikasnosti i održavanju kako bi postrojenje radilo na optimalan način.BAC jedinica u rudarskom kompleksu Caraiba u Ero Copperu u Brazilu je također dizajnirana da koristi ovu funkciju.
Platforma Total Mine Ventilation Solutions (TMVS) nastavlja graditi održive odnose s dodanom vrijednošću i kompanija će pokrenuti dvije studije izvodljivosti Ventilation On Demand (VoD) u zemlji 2021. godine.
Tačno na granici sa Zimbabveom, kompanija radi na projektu koji će omogućiti video-on-demand za automatska vrata u podzemnim rudnicima, omogućavajući im da se otvaraju u različitim intervalima i obezbeđuju tačnu količinu vazduha za hlađenje u zavisnosti od specifičnih potreba vozila.
Ovaj tehnološki razvoj, koristeći postojeću dostupnu rudarsku infrastrukturu i gotove izvore podataka, bit će važan dio budućih proizvoda Howden-a.
Iskustvo Howdena u Južnoj Africi: Naučite kako dizajnirati rješenja za hlađenje kako biste se nosili s lošim kvalitetom vode u svojim dubokim rudnicima zlata, kako rješenja učiniti energetski efikasnijim što je više moguće kako biste izbjegli probleme s mrežom i kako ispuniti neke od najstrožih zahtjeva za kvalitetom zraka.zahtjevi za temperaturu i zdravlje na radu širom svijeta Uredba – nastavit će se isplatiti za rudnike širom svijeta.
International Mining Team Publishing Ltd 2 Claridge Court, Lower Kings Road Berkhamsted, Hertfordshire Engleska HP4 2AF, UK