طبق گزارش های صنعت، معدن هر سال عمیق تر می شود - 30 متر.
با افزایش عمق، نیاز به تهویه و خنک کننده نیز افزایش می یابد و هاودن این را از تجربه کار با عمیق ترین معادن در آفریقای جنوبی می داند.
هاودن در سال 1854 توسط جیمز هاودن در اسکاتلند به عنوان یک شرکت مهندسی دریایی تاسیس شد و در دهه 1950 وارد آفریقای جنوبی شد تا نیازهای صنایع معدنی و نیرو را تامین کند.در دهه 1960، این شرکت به تجهیز معادن عمیق طلای کشور به تمام سیستم های تهویه و خنک کننده مورد نیاز برای استخراج ایمن و کارآمد سنگ معدن مایل ها زیر زمین کمک کرد.
Teunes Wasserman، رئیس بخش خنک‌کننده و کمپرسور معدن هودن، به IM گفت: «در ابتدا، معدن تنها از تهویه به عنوان روش خنک‌کننده استفاده می‌کرد، اما با افزایش عمق استخراج، خنک‌سازی مکانیکی برای جبران بار گرمایی روزافزون در معدن مورد نیاز بود.
بسیاری از معادن طلای عمیق در آفریقای جنوبی، خنک کننده های گریز از مرکز Freon™ را در بالا و زیر زمین نصب کرده اند تا خنک کننده های لازم را برای پرسنل و تجهیزات زیرزمینی فراهم کنند.
واسرمن گفت، علیرغم بهبود وضعیت موجود، سیستم اتلاف حرارت دستگاه زیرزمینی مشکل ساز بود، زیرا ظرفیت خنک کننده دستگاه به دلیل دما و مقدار هوای خروجی موجود محدود بود.در همان زمان، کیفیت آب معدن باعث رسوب شدید مبدل های حرارتی پوسته و لوله مورد استفاده در این چیلرهای گریز از مرکز اولیه شد.
برای حل این مشکل، معادن شروع به پمپاژ هوای سرد از سطح به زمین کردند.در حالی که این ظرفیت خنک کننده را افزایش می دهد، زیرساخت های لازم فضای سیلو را اشغال می کند و این فرآیند هم انرژی و هم انرژی بر است.
برای رسیدگی به این مسائل، معادن می خواهند میزان هوای سردی که از طریق واحدهای آب سرد به زمین وارد می شود را به حداکثر برسانند.
این امر هودن را بر آن داشت تا خنک‌کننده‌های آمینو اسکرو را در معادن آفریقای جنوبی معرفی کند، اولین بار پس از خنک‌کننده‌های گریز از مرکز سطح موجود.این امر منجر به تغییر مرحله ای در مقدار مایع خنک کننده قابل عرضه به این معادن زیرزمینی عمیق طلا شده است و در نتیجه میانگین دمای آب سطحی از 6-8 درجه سانتیگراد به 1 درجه سانتیگراد کاهش می یابد.معدن می تواند از همان زیرساخت خط لوله معدن استفاده کند، که بسیاری از آنها قبلاً نصب شده اند، در حالی که میزان خنک کننده تحویل به لایه های عمیق تر را به میزان قابل توجهی افزایش می دهد.
تقریباً 20 سال پس از معرفی WRV 510، هاودن، یکی از بازیگران پیشرو در بازار، WRV 510 را توسعه داد، یک کمپرسور بلوک اسکرو بزرگ با روتور 510 میلی متری.این یکی از بزرگترین کمپرسورهای اسکرو در بازار در آن زمان بود و با اندازه ماژول چیلر مورد نیاز برای خنک کردن معادن عمیق آفریقای جنوبی مطابقت داشت.
واسرمن گفت: "این یک تغییر دهنده بازی است زیرا معادن می توانند یک چیلر 10-12 مگاواتی را به جای یک دسته چیلر نصب کنند."در عین حال، آمونیاک به عنوان مبرد سبز برای ترکیبی از کمپرسورهای پیچی و مبدل های حرارتی صفحه ای مناسب است.
ملاحظات آمونیاک در مشخصات و استانداردهای ایمنی آمونیاک برای صنعت معدن رسمیت یافت و هاودن نقش مهمی در فرآیند طراحی بازی کرد.آنها به روز شده و در قوانین آفریقای جنوبی گنجانده شده اند.
این موفقیت با نصب بیش از 350 مگاوات ظرفیت تبرید آمونیاک توسط صنعت معدن آفریقای جنوبی که بزرگترین صنعت معدن در جهان محسوب می شود، نشان می دهد.
اما نوآوری هاودن در آفریقای جنوبی به همین جا ختم نشد: در سال 1985 این شرکت یک دستگاه یخ سطحی را به طیف رو به رشد خنک کننده های معدن خود اضافه کرد.
از آنجایی که گزینه های خنک کننده سطحی و زیرزمینی به حداکثر می رسد یا بسیار گران تلقی می شود، معادن به یک راه حل خنک کننده جدید برای گسترش بیشتر استخراج به سطوح عمیق تر نیاز دارند.
هودن اولین کارخانه یخ سازی خود را در سال 1985 در EPM (معدن اختصاصی ایست رند) در شرق ژوهانسبورگ نصب کرد که ظرفیت خنک کنندگی نهایی آن حدود 40 مگاوات و ظرفیت یخ 4320 تن در ساعت است.
اساس این عملیات تشکیل یخ در سطح و انتقال آن از طریق معدن به یک سد یخ زیرزمینی است، جایی که آب از سد یخ سپس در ایستگاه‌های خنک‌کننده زیرزمینی به گردش در می‌آید یا به عنوان آب فرآیند برای حفر چاه استفاده می‌شود.سپس یخ ذوب شده به سطح پمپ می شود.
مزیت اصلی این سیستم یخ ساز کاهش هزینه پمپاژ است که هزینه های عملیاتی مربوط به سیستم های آب سرد سطحی را تقریباً 75 تا 80 درصد کاهش می دهد.واسرمن گفت که این به ذاتی "انرژی خنک کننده ذخیره شده در انتقال فاز آب" مربوط می شود و توضیح داد که 1 کیلوگرم در ثانیه یخ همان ظرفیت خنک کنندگی 4.5-5 کیلوگرم در ثانیه آب منجمد را دارد.
با توجه به "بازده موقعیت یابی برتر"، سد زیرزمینی را می توان در دمای 2-5 درجه سانتیگراد نگهداری کرد تا عملکرد حرارتی ایستگاه خنک کننده هوای زیرزمینی را بهبود بخشد و دوباره ظرفیت خنک کننده را به حداکثر برساند.
یکی دیگر از مزایای ارتباط خاص یک نیروگاه یخی در آفریقای جنوبی، کشوری که به دلیل شبکه برق ناپایدار خود شناخته شده است، توانایی این سیستم برای استفاده به عنوان یک روش ذخیره گرما است، جایی که یخ در سدهای یخی زیرزمینی و در دوره های اوج تولید و انباشته می شود..
مزیت اخیر منجر به توسعه یک پروژه مشارکت صنعتی با پشتیبانی Eskom شده است که بر اساس آن هاودن در حال بررسی استفاده از یخ سازها برای کاهش اوج تقاضای برق است، با موارد آزمایشی در Mponeng و Moab Hotsong، عمیق ترین معادن زیرزمینی جهان.
واسرمن توضیح داد: «ما سد را در شب (بعد از ساعت‌ها) منجمد کردیم و از آب و یخ ذوب شده به عنوان منبع خنک‌کننده معدن در ساعات اوج مصرف استفاده کردیم."واحدهای خنک کننده پایه در دوره های اوج خاموش می شوند، که باعث کاهش بار روی شبکه می شود."
این منجر به توسعه یک ماشین یخ کلید در دست در Mponeng شد، جایی که هاودن کار شامل تجهیزات عمرانی، الکتریکی و مکانیکی را برای یک ماشین یخ 12 مگاواتی و 120 تن در ساعت تکمیل کرد.
افزوده‌های اخیر به استراتژی خنک‌کننده هسته Mponeng شامل یخ نرم، آب سرد سطحی، خنک‌کننده‌های هوای سطحی (BAC) و سیستم خنک‌کننده زیرزمینی است.وجود غلظت زیاد نمک ها و کلریدهای محلول در آب معدن در حین کار.
او می‌گوید: «تجربه و تمرکز آفریقای جنوبی بر راه‌حل‌ها، نه فقط محصولات، همچنان به تغییر سیستم‌های تبرید در سراسر جهان ادامه می‌دهد.
همانطور که واسرمن اشاره کرد، هر چه معادن بیشتر و بیشتر به عمق و فضای بیشتری در معادن می روند، به راحتی می توان راه حل هایی مانند این را در سایر نقاط جهان یافت.
Meinhardt گفت: «Howden چندین دهه است که فناوری خنک‌کننده معدن عمیق خود را به آفریقای جنوبی صادر کرده است.به عنوان مثال، ما در دهه 1990 راه حل های خنک کننده معدن را برای معادن زیرزمینی طلا در نوادا عرضه کردیم.
یک فناوری جالب که در برخی از معادن آفریقای جنوبی استفاده می شود، ذخیره یخ حرارتی برای انتقال بار است - انرژی حرارتی در سدهای یخی بزرگ ذخیره می شود.یخ در ساعات اوج مصرف تولید می شود و در ساعات اوج مصرف استفاده می شود."به طور سنتی، واحدهای تبرید برای حداکثر دمای محیط طراحی شده اند که می تواند به سه ساعت در روز در طول ماه های تابستان برسد.با این حال، اگر توانایی ذخیره انرژی خنک کننده را دارید، می توانید این ظرفیت را کاهش دهید.
او گفت: «اگر برنامه‌ای با نرخ اوج نسبتاً بالا دارید و می‌خواهید در دوره‌های خارج از پیک به نرخ‌های ارزان‌تر ارتقا دهید، این راه‌حل‌های یخ‌سازی می‌تواند یک مورد تجاری قوی ایجاد کند.سرمایه اولیه کارخانه می تواند هزینه های عملیاتی کمتر را جبران کند.
در عین حال، BAC که برای چندین دهه در معادن آفریقای جنوبی استفاده می شود، اهمیت جهانی بیشتری پیدا می کند.
در مقایسه با طرح‌های سنتی BAC، آخرین نسل از BAC‌ها نسبت به نمونه‌های قبلی خود راندمان حرارتی بالاتری دارند، محدودیت‌های دمای هوای معدن کمتر و ردپای کوچک‌تری دارند.آنها همچنین یک ماژول خنک کننده بر حسب تقاضا (CoD) را در پلت فرم Howden Ventsim CONTROL ادغام می کنند که به طور خودکار دمای هوای طوقه را مطابق با نیازهای زیرسطحی تنظیم می کند.
طی سال گذشته، Howden سه نسل جدید BAC را به مشتریان برزیل و بورکینافاسو تحویل داده است.
این شرکت همچنین قادر به تولید راه حل های سفارشی برای شرایط عملیاتی دشوار است.یک مثال اخیر نصب منحصر به فرد خنک کننده های آمونیاک BAC برای OZ Minerals در معدن Carrapateena در استرالیای جنوبی است.
واسرمن درباره این نصب گفت: «هودن در استرالیا در غیاب آب در دسترس، کندانسورهای خشک را با کمپرسورهای آمونیاک هودن و کولرهای هوای خشک حلقه بسته نصب کرد.با توجه به اینکه این یک نصب خشک است و خنک کننده های اسپری باز نصب شده در سیستم های آبی نیست، این خنک کننده ها برای حداکثر کارایی طراحی شده اند.
این شرکت در حال حاضر در حال آزمایش یک راه حل نظارت بر زمان برای یک نیروگاه 8 مگاواتی BAC در خشکی (تصویر زیر) است که در معدن Yaramoko Fortuna Silver (Roxgold سابق) در بورکینافاسو طراحی و ساخته شده است.
این سیستم که توسط کارخانه هودن در ژوهانسبورگ کنترل می‌شود، به شرکت اجازه می‌دهد تا در مورد بهبود بازده و نگهداری بالقوه مشاوره دهد تا کارخانه را در بهترین حالت خود نگه دارد.واحد BAC در مجتمع معدنی Caraiba در Ero Copper برزیل نیز برای استفاده از این ویژگی طراحی شده است.
پلت فرم مجموع تهویه معدن (TMVS) به ایجاد روابط ارزش افزوده پایدار ادامه می دهد و این شرکت دو مطالعه امکان سنجی تهویه بر اساس تقاضا (VoD) را در کشور در سال 2021 راه اندازی خواهد کرد.
درست در مرز زیمبابوه، این شرکت در حال کار بر روی پروژه‌ای است که ویدیوی درخواستی را برای درب‌های اتوماتیک در معادن زیرزمینی فعال می‌کند و به آنها اجازه می‌دهد در فواصل زمانی مختلف باز شوند و بسته به نیازهای خاص خودرو، مقدار مناسبی از هوای خنک‌کننده را فراهم کنند.
این توسعه فناوری، با استفاده از زیرساخت‌های استخراج موجود و منابع داده‌ای موجود، بخش مهمی از محصولات آینده هودن خواهد بود.
تجربه هاودن در آفریقای جنوبی: بیاموزید که چگونه راه حل های خنک کننده را برای مقابله با کیفیت پایین آب در معادن طلای عمیق آن طراحی کنید، چگونه راه حل هایی را تا حد ممکن بهینه سازی کنید تا از مشکلات شبکه جلوگیری کنید، و چگونه برخی از سختگیرانه ترین الزامات کیفیت هوا را برآورده کنید.الزامات درجه حرارت و بهداشت حرفه ای مقررات جهانی - همچنان برای معادن در سراسر جهان نتیجه خواهد داد.
International Mining Team Publishing Ltd 2 Claridge Court, Lower Kings Road Berkhamsted, Hertfordshire England HP4 2AF, UK