Το ορυχείο βαθαίνει κάθε χρόνο – 30 μέτρα, σύμφωνα με αναφορές της βιομηχανίας.
Καθώς αυξάνεται το βάθος, αυξάνεται και η ανάγκη για αερισμό και ψύξη, και ο Howden το γνωρίζει αυτό από την εμπειρία που εργάζεται με τα βαθύτερα ορυχεία στη Νότια Αφρική.
Η Howden ιδρύθηκε το 1854 από τον James Howden στη Σκωτία ως εταιρεία ναυτιλιακής μηχανικής και εισήλθε στη Νότια Αφρική τη δεκαετία του 1950 για να εξυπηρετήσει τις ανάγκες των βιομηχανιών εξόρυξης και ενέργειας.Μέχρι τη δεκαετία του 1960, η εταιρεία βοήθησε να εξοπλίσει τα ορυχεία χρυσού της χώρας με όλα τα συστήματα εξαερισμού και ψύξης που απαιτούνται για την ασφαλή και αποτελεσματική εξόρυξη μεταλλεύματος μίλια υπόγεια.
«Αρχικά, το ορυχείο χρησιμοποιούσε μόνο εξαερισμό ως μέθοδο ψύξης, αλλά καθώς αυξανόταν το βάθος εξόρυξης, απαιτούνταν μηχανική ψύξη για να αντισταθμιστεί το αυξανόμενο θερμικό φορτίο στο ορυχείο», είπε στο IM ο Teunes Wasserman, επικεφαλής του τμήματος Mine Cooling and Compressors του Howden.
Πολλά ορυχεία βαθιάς χρυσού στη Νότια Αφρική έχουν εγκαταστήσει φυγόκεντρους ψύκτες Freon™ πάνω και κάτω από το έδαφος για να παρέχουν την απαραίτητη ψύξη στο υπόγειο προσωπικό και εξοπλισμό.
Παρά τη βελτίωση στο status quo, το σύστημα απαγωγής θερμότητας του υπόγειου μηχανήματος αποδείχθηκε προβληματικό, καθώς η ψυκτική ικανότητα του μηχανήματος περιοριζόταν από τη θερμοκρασία και την ποσότητα του διαθέσιμου αέρα εξαγωγής, είπε ο Wasserman.Ταυτόχρονα, η ποιότητα του νερού του ορυχείου προκάλεσε σοβαρή ρύπανση στους εναλλάκτες θερμότητας με κέλυφος και σωλήνα που χρησιμοποιούνται σε αυτούς τους πρώιμους φυγοκεντρικούς ψύκτες.
Για να λύσουν αυτό το πρόβλημα, τα ορυχεία άρχισαν να αντλούν κρύο αέρα από την επιφάνεια στο έδαφος.Ενώ αυτό αυξάνει την ικανότητα ψύξης, η απαραίτητη υποδομή καταλαμβάνει χώρο στο σιλό και η διαδικασία είναι ενεργοβόρα και ενεργοβόρα.
Για να αντιμετωπίσουν αυτά τα ζητήματα, τα ορυχεία θέλουν να μεγιστοποιήσουν την ποσότητα του κρύου αέρα που μεταφέρεται στο έδαφος μέσω μονάδων κρύου νερού.
Αυτό ώθησε τον Howden να εισαγάγει αμινοβιδωτές ψύκτες στα ορυχεία της Νότιας Αφρικής, πρώτα σε σειρά μετά από υπάρχοντες φυγοκεντρικούς ψύκτες επιφανείας.Αυτό οδήγησε σε μια σταδιακή αλλαγή στην ποσότητα του ψυκτικού που μπορεί να τροφοδοτηθεί σε αυτά τα βαθιά υπόγεια ορυχεία χρυσού, με αποτέλεσμα τη μείωση της μέσης θερμοκρασίας των επιφανειακών υδάτων από 6-8°C σε 1°C.Το ορυχείο μπορεί να χρησιμοποιήσει την ίδια υποδομή αγωγού ορυχείου, πολλές από τις οποίες έχουν ήδη εγκατασταθεί, ενώ αυξάνει σημαντικά την ποσότητα ψύξης που παρέχεται σε βαθύτερα στρώματα.
Περίπου 20 χρόνια μετά την εισαγωγή του WRV 510, ο Howden, κορυφαίος παίκτης της αγοράς στον τομέα, ανέπτυξε τον WRV 510, έναν μεγάλο βιδωτό συμπιεστή μπλοκ με ρότορα 510 mm.Ήταν ένας από τους μεγαλύτερους κοχλιοφόρους συμπιεστές στην αγορά εκείνη την εποχή και ταίριαζε με το μέγεθος της μονάδας ψύκτη που απαιτείται για την ψύξη αυτών των βαθιών ορυχείων της Νότιας Αφρικής.
"Αυτό αλλάζει το παιχνίδι γιατί τα ορυχεία μπορούν να εγκαταστήσουν ένα μόνο ψυκτικό συγκρότημα 10-12 MW αντί για μια δέσμη ψυκτών", είπε ο Wasserman.«Παράλληλα, η αμμωνία ως πράσινο ψυκτικό μέσο είναι κατάλληλη για συνδυασμούς βιδωτών συμπιεστών και πλακοειδών εναλλάκτη θερμότητας».
Οι εκτιμήσεις για την αμμωνία επισημοποιήθηκαν στις προδιαγραφές και τα πρότυπα ασφαλείας για την αμμωνία για τη βιομηχανία εξόρυξης, με τον Howden να διαδραματίζει σημαντικό ρόλο στη διαδικασία σχεδιασμού.Έχουν ενημερωθεί και ενσωματωθεί στη νοτιοαφρικανική νομοθεσία.
Αυτή η επιτυχία αποδεικνύεται από την εγκατάσταση άνω των 350 MW ψυκτικής ικανότητας αμμωνίας από τη βιομηχανία εξόρυξης της Νότιας Αφρικής, η οποία θεωρείται η μεγαλύτερη στον κόσμο.
Αλλά η καινοτομία του Howden στη Νότια Αφρική δεν σταμάτησε εκεί: το 1985 η εταιρεία πρόσθεσε μια μηχανή πάγου επιφάνειας στην αυξανόμενη γκάμα ψυγείων ορυχείων.
Καθώς οι επιλογές επιφανειακής και υπόγειας ψύξης μεγιστοποιούνται ή θεωρούνται πολύ ακριβές, τα ορυχεία χρειάζονται μια νέα λύση ψύξης για να επεκτείνουν περαιτέρω την εξόρυξη σε βαθύτερα επίπεδα.
Η Howden εγκατέστησε την πρώτη της μονάδα παραγωγής πάγου (παράδειγμα παρακάτω) το 1985 στο EPM (East Rand Proprietary Mine) ανατολικά του Γιοχάνεσμπουργκ, το οποίο έχει τελική συνολική ικανότητα ψύξης περίπου 40 MW και χωρητικότητα πάγου 4320 t/h.
Η βάση της λειτουργίας είναι ο σχηματισμός πάγου στην επιφάνεια και η μεταφορά του μέσω του ορυχείου σε ένα υπόγειο φράγμα πάγου, όπου το νερό από το φράγμα πάγου στη συνέχεια κυκλοφορεί σε υπόγειους σταθμούς ψύξης ή χρησιμοποιείται ως νερό επεξεργασίας για τη γεώτρηση φρεατίων.Ο λιωμένος πάγος στη συνέχεια αντλείται πίσω στην επιφάνεια.
Το κύριο όφελος αυτού του συστήματος παγομηχανής είναι το μειωμένο κόστος άντλησης, το οποίο μειώνει το λειτουργικό κόστος που σχετίζεται με τα επιφανειακά συστήματα κρύου νερού κατά περίπου 75-80%.Οφείλεται στην εγγενή «ενέργεια ψύξης που αποθηκεύεται στις μεταβάσεις φάσης του νερού», είπε ο Wasserman, εξηγώντας ότι 1kg/s πάγου έχει την ίδια ικανότητα ψύξης με 4,5-5kg/s παγωμένου νερού.
Λόγω της «ανώτερης απόδοσης τοποθέτησης», το υπόγειο φράγμα μπορεί να διατηρηθεί στους 2-5°C για να βελτιωθεί η θερμική απόδοση του υπόγειου σταθμού αερόψυξης, μεγιστοποιώντας και πάλι την ικανότητα ψύξης.
Ένα άλλο πλεονέκτημα της ιδιαίτερης σημασίας μιας μονάδας ηλεκτροπαραγωγής πάγου στη Νότια Αφρική, μια χώρα γνωστή για το ασταθές ηλεκτρικό της δίκτυο, είναι η ικανότητα του συστήματος να χρησιμοποιείται ως μέθοδος αποθήκευσης θερμότητας, όπου ο πάγος δημιουργείται και συσσωρεύεται σε υπόγεια φράγματα πάγου και σε περιόδους αιχμής..
Το τελευταίο όφελος οδήγησε στην ανάπτυξη ενός έργου συνεργασίας βιομηχανίας που υποστηρίζεται από την Eskom στο πλαίσιο του οποίου ο Howden διερευνά τη χρήση παγομηχανών για τη μείωση της αιχμής ζήτησης ηλεκτρικής ενέργειας, με δοκιμές στα Mponeng και Moab Hotsong, τα βαθύτερα υπόγεια ορυχεία του κόσμου.
«Παγώσαμε το φράγμα τη νύχτα (μετά από ώρες) και χρησιμοποιήσαμε νερό και λιωμένο πάγο ως πηγή ψύξης για το ορυχείο κατά τις ώρες αιχμής», εξήγησε ο Wasserman."Οι βασικές μονάδες ψύξης απενεργοποιούνται κατά τις περιόδους αιχμής, γεγονός που μειώνει το φορτίο στο δίκτυο."
Αυτό οδήγησε στην ανάπτυξη μιας μηχανής πάγου με το κλειδί στο χέρι στο Mponeng, όπου ο Howden ολοκλήρωσε τις εργασίες, συμπεριλαμβανομένου του πολιτικού, ηλεκτρικού και μηχανικού εξοπλισμού για μια παγομηχανή 12 MW, 120 t/h.
Οι πρόσφατες προσθήκες στη στρατηγική ψύξης του πυρήνα του Mponeng περιλαμβάνουν μαλακό πάγο, επιφανειακό κρύο νερό, ψύκτες αέρα επιφανείας (BAC) και ένα υπόγειο σύστημα ψύξης.η παρουσία στα νερά των ορυχείων αυξημένων συγκεντρώσεων διαλυμένων αλάτων και χλωριδίων κατά τη διάρκεια της εργασίας.
Ο πλούτος της εμπειρίας της Νότιας Αφρικής και η εστίαση σε λύσεις, όχι μόνο σε προϊόντα, συνεχίζει να μεταμορφώνει τα συστήματα ψύξης σε όλο τον κόσμο, λέει.
Όπως ανέφερε ο Wasserman, καθώς όλο και περισσότερα ορυχεία πηγαίνουν όλο και πιο βαθιά και περισσότερος χώρος στα ορυχεία, είναι εύκολο να δεις λύσεις όπως αυτή να βρίσκονται σε άλλα μέρη του κόσμου.
Ο Meinhardt είπε: «Η Howden εξάγει την τεχνολογία της βαθιάς ψύξης ορυχείων στη Νότια Αφρική εδώ και δεκαετίες.Για παράδειγμα, παρέχαμε λύσεις ψύξης ορυχείων για υπόγεια ορυχεία χρυσού στη Νεβάδα τη δεκαετία του 1990.
«Μια ενδιαφέρουσα τεχνολογία που χρησιμοποιείται σε ορισμένα ορυχεία της Νότιας Αφρικής είναι η αποθήκευση θερμικού πάγου για μεταφορά φορτίου – η θερμική ενέργεια αποθηκεύεται σε μεγάλα φράγματα πάγου.Ο πάγος παράγεται κατά τις ώρες αιχμής και χρησιμοποιείται κατά τις ώρες αιχμής», είπε.«Παραδοσιακά, οι ψυκτικές μονάδες έχουν σχεδιαστεί για μέγιστη θερμοκρασία περιβάλλοντος που μπορεί να φτάσει τις τρεις ώρες την ημέρα κατά τους καλοκαιρινούς μήνες.Ωστόσο, εάν έχετε τη δυνατότητα να αποθηκεύσετε ενέργεια ψύξης, μπορείτε να μειώσετε αυτή την ικανότητα.»
"Εάν έχετε ένα σχέδιο με αρκετά υψηλό ποσοστό αιχμής και θέλετε να αναβαθμίσετε σε φθηνότερες τιμές σε περιόδους εκτός αιχμής, αυτές οι λύσεις παρασκευής πάγου μπορούν να αποτελέσουν μια ισχυρή επιχειρηματική υπόθεση", είπε.«Το αρχικό κεφάλαιο για το εργοστάσιο μπορεί να αντισταθμίσει το χαμηλότερο λειτουργικό κόστος».
Ταυτόχρονα, το BAC, το οποίο χρησιμοποιείται στα ορυχεία της Νότιας Αφρικής εδώ και δεκαετίες, αποκτά ολοένα και μεγαλύτερη παγκόσμια σημασία.
Σε σύγκριση με τα παραδοσιακά σχέδια BAC, η τελευταία γενιά BAC έχει υψηλότερη θερμική απόδοση από τους προκατόχους τους, χαμηλότερα όρια θερμοκρασίας αέρα ορυχείου και μικρότερο αποτύπωμα.Ενσωματώνουν επίσης μια μονάδα ψύξης κατ' απαίτηση (CoD) στην πλατφόρμα Howden Ventsim CONTROL, η οποία προσαρμόζει αυτόματα τη θερμοκρασία του αέρα του κολάρου για να ταιριάζει με τις υπόγειες ανάγκες.
Κατά τη διάρκεια του περασμένου έτους, η Howden παρέδωσε τρία νέας γενιάς BAC σε πελάτες στη Βραζιλία και την Μπουρκίνα Φάσο.
Η εταιρεία είναι επίσης σε θέση να παράγει προσαρμοσμένες λύσεις για δύσκολες συνθήκες λειτουργίας.ένα πρόσφατο παράδειγμα είναι η «μοναδική» εγκατάσταση ψύκτη αμμωνίας BAC για την OZ Minerals στο ορυχείο Carrapateena στη Νότια Αυστραλία.
"Η Howden εγκατέστησε ξηρούς συμπυκνωτές με συμπιεστές αμμωνίας Howden και ψύκτες ξηρού αέρα κλειστού βρόχου στην Αυστραλία απουσία διαθέσιμου νερού", δήλωσε ο Wasserman σχετικά με την εγκατάσταση.«Δεδομένου ότι πρόκειται για «στεγνή» εγκατάσταση και όχι για ανοιχτούς ψυκτήρες ψεκασμού που είναι εγκατεστημένοι σε συστήματα νερού, αυτοί οι ψύκτες έχουν σχεδιαστεί για μέγιστη απόδοση».
Η εταιρεία δοκιμάζει επί του παρόντος μια λύση παρακολούθησης χρόνου λειτουργίας για μια χερσαία μονάδα BAC ισχύος 8 MW (εικόνα παρακάτω) που σχεδιάστηκε και κατασκευάστηκε στο ορυχείο Yaramoko Fortuna Silver (πρώην Roxgold) στη Μπουρκίνα Φάσο.
Το σύστημα, που ελέγχεται από το εργοστάσιο του Howden στο Γιοχάνεσμπουργκ, επιτρέπει στην εταιρεία να παρέχει συμβουλές σχετικά με πιθανές βελτιώσεις απόδοσης και συντήρηση για να διατηρήσει το εργοστάσιο στη βέλτιστη λειτουργία του.Η μονάδα BAC στο μεταλλευτικό συγκρότημα Caraiba στο Ero Copper της Βραζιλίας έχει επίσης σχεδιαστεί για να χρησιμοποιεί αυτό το χαρακτηριστικό.
Η πλατφόρμα Total Mine Ventilation Solutions (TMVS) συνεχίζει να δημιουργεί βιώσιμες σχέσεις προστιθέμενης αξίας και η εταιρεία θα ξεκινήσει δύο μελέτες σκοπιμότητας Ventilation On Demand (VoD) στη χώρα το 2021.
Ακριβώς στα σύνορα με τη Ζιμπάμπουε, η εταιρεία εργάζεται σε ένα έργο που θα επιτρέπει τη λήψη βίντεο κατ' απαίτηση για αυτόματες πόρτες σε υπόγεια ορυχεία, επιτρέποντάς τους να ανοίγουν σε διάφορα διαστήματα και να παρέχουν ακριβώς τη σωστή ποσότητα αέρα ψύξης ανάλογα με τις συγκεκριμένες ανάγκες του οχήματος.
Αυτή η τεχνολογική ανάπτυξη, χρησιμοποιώντας την υπάρχουσα διαθέσιμη υποδομή εξόρυξης και μη διαθέσιμες πηγές δεδομένων, θα αποτελέσει σημαντικό μέρος των μελλοντικών προϊόντων της Howden.
Η εμπειρία του Howden στη Νότια Αφρική: Μάθετε πώς να σχεδιάζετε λύσεις ψύξης για την αντιμετώπιση της κακής ποιότητας νερού στα ορυχεία χρυσού, πώς να κάνετε λύσεις όσο το δυνατόν πιο ενεργειακά αποδοτικές για να αποφύγετε προβλήματα στο δίκτυο και πώς να ανταποκρίνεστε σε ορισμένες από τις πιο αυστηρές απαιτήσεις ποιότητας του αέρα.Απαιτήσεις θερμοκρασίας και επαγγελματικής υγείας σε παγκόσμιο επίπεδο – θα συνεχίσουν να αποδίδουν για τα ορυχεία σε όλο τον κόσμο.
International Mining Team Publishing Ltd 2 Claridge Court, Lower Kings Road Berkhamsted, Hertfordshire England HP4 2AF, UK