Kaivos syvenee joka vuosi – teollisuuden raporttien mukaan 30 metriä.
Syvyyden kasvaessa ilmanvaihdon ja jäähdytyksen tarve kasvaa, ja Howden tietää tämän kokemuksestaan ​​Etelä-Afrikan syvimpien kaivosten parissa.
James Howden perusti Howdenin Skotlannissa vuonna 1854 merenkulkualan yritykseksi, ja se tuli Etelä-Afrikkaan 1950-luvulla palvelemaan kaivos- ja energiateollisuuden tarpeita.1960-luvulle mennessä yritys auttoi varustamaan maan syvät kultakaivokset kaikilla ilmanvaihto- ja jäähdytysjärjestelmillä, joita tarvitaan malmin turvalliseen ja tehokkaaseen louhintaan maan alta.
"Aluksi kaivoksessa käytettiin vain ilmanvaihtoa jäähdytysmenetelmänä, mutta kaivossyvyyden kasvaessa kaivoksen kasvavan lämpökuorman kompensoimiseksi vaadittiin mekaanista jäähdytystä", Howdenin Mine Cooling and Compressors -divisioonan johtaja Teunes Wasserman kertoi IM:lle.
Monet Etelä-Afrikan syvät kultakaivokset ovat asentaneet Freon™-keskipakojäähdyttimiä maan päälle ja alle maanalaisen henkilöstön ja laitteiden tarvittavan jäähdytyksen takaamiseksi.
Tilanteen paranemisesta huolimatta maanalaisen koneen lämmönpoistojärjestelmä osoittautui ongelmalliseksi, koska koneen jäähdytyskapasiteettia rajoittivat lämpötila ja käytettävissä olevan poistoilman määrä, Wasserman sanoi.Samaan aikaan kaivosveden laatu aiheutti näissä varhaisissa keskipakojäähdyttimissä käytettyjen vaippa-putkilämmönvaihtimien vakavaa likaantumista.
Tämän ongelman ratkaisemiseksi kaivokset alkoivat pumpata kylmää ilmaa pinnasta maahan.Samalla kun tämä lisää jäähdytyskapasiteettia, tarvittava infrastruktuuri vie tilaa siilosta ja prosessi on sekä energia- että energiaintensiivinen.
Näiden ongelmien ratkaisemiseksi kaivokset haluavat maksimoida jäähdytettyjen vesiyksiköiden kautta maahan tuotavan kylmän ilman määrän.
Tämä sai Howdenin ottamaan käyttöön aminoruuvijäähdyttimet Etelä-Afrikan kaivoksissa, ensin rinnakkain olemassa olevien pintakeskipakojäähdyttimien jälkeen.Tämä on johtanut asteittaiseen muutokseen jäähdytysnesteen määrässä, joka voidaan toimittaa näihin syvälle maanalaisiin kultakaivoksiin, mikä on johtanut pintaveden keskilämpötilan laskuun 6-8 °C:sta 1 °C:seen.Kaivos voi käyttää samaa kaivosputkistoinfrastruktuuria, joista monet on jo asennettu, samalla kun se lisää merkittävästi syvemmille kerroksille toimitettavan jäähdytyksen määrää.
Noin 20 vuotta WRV 510:n esittelyn jälkeen Howden, alan johtava markkinatoimija, kehitti WRV 510:n, suuren lohkoruuvikompressorin, jossa on 510 mm:n roottori.Se oli yksi markkinoiden suurimmista ruuvikompressoreista tuolloin ja vastasi jäähdytysmoduulin kokoa, joka tarvitaan jäähdyttämään syvät Etelä-Afrikan kaivokset.
"Tämä on pelin vaihtaja, koska kaivokset voivat asentaa yhden 10-12 MW:n jäähdyttimen useiden jäähdyttimien sijaan", Wasserman sanoi."Samaan aikaan ammoniakki vihreänä kylmäaineena sopii hyvin ruuvikompressorien ja levylämmönvaihtimien yhdistelmiin."
Ammoniakkinäkökohdat virallistettiin kaivosteollisuuden ammoniakin eritelmiin ja turvallisuusstandardeihin, ja Howdenilla oli tärkeä rooli suunnitteluprosessissa.Ne on päivitetty ja sisällytetty Etelä-Afrikan lainsäädäntöön.
Menestyksestä kertoo yli 350 MW:n ammoniakkijäähdytyskapasiteetin asentaminen Etelä-Afrikan kaivosteollisuuteen, jota pidetään maailman suurimpana.
Mutta Howdenin innovaatio Etelä-Afrikassa ei pysähtynyt tähän: vuonna 1985 yritys lisäsi pintajääkoneen kasvavaan kaivosjäähdytinvalikoimaansa.
Kun pinta- ja maanalaiset jäähdytysmahdollisuudet maksimoidaan tai ne katsotaan liian kalliiksi, kaivokset tarvitsevat uutta jäähdytysratkaisua laajentaakseen kaivostoimintaa syvemmälle tasolle.
Howden asensi ensimmäisen jäänvalmistuslaitoksensa (esimerkki alla) vuonna 1985 EPM:ään (East Rand Proprietary Mine) Johannesburgista itään, jonka lopullinen kokonaisjäähdytyskapasiteetti on noin 40 MW ja jääkapasiteetti 4320 t/h.
Toimenpiteen perustana on jään muodostuminen pinnalle ja sen kuljettaminen kaivoksen kautta maanalaiseen jääpatoon, jossa jääpadon vesi kierrätetään maanalaisille jäähdytysasemille tai käytetään prosessivedenä kaivojen poraukseen.Sulanut jää pumpataan sitten takaisin pintaan.
Tämän jääpalakonejärjestelmän tärkein etu on alhaisemmat pumppauskustannukset, mikä vähentää pintajäähdytettyjen vesijärjestelmien käyttökustannuksia noin 75-80 %.Se johtuu luontaisesta "jäähdytysenergiasta, joka varastoituu veden faasimuutoksiin", Wasserman sanoi ja selitti, että 1 kg/s jäätä on sama jäähdytyskapasiteetti kuin 4,5-5 kg/s jäätyneellä vedellä.
"Erittäisen paikannustehokkuuden" ansiosta maanalainen pato voidaan pitää 2-5 °C:ssa maanalaisen ilmajäähdytysaseman lämpötehokkuuden parantamiseksi, mikä taas maksimoi jäähdytyskapasiteetin.
Epävakaasta sähköverkosta tunnetussa Etelä-Afrikassa sijaitsevan jäävoimalan erityisen relevanssin etuna on myös järjestelmän kyky käyttää lämmön varastointimenetelmänä, jossa jää syntyy ja kerääntyy maanalaisiin jääpatoihin ja ruuhka-aikoina..
Jälkimmäinen hyöty on johtanut Eskomin tukeman teollisuuden kumppanuusprojektin kehittämiseen, jossa Howden tutkii jäänvalmistajien käyttöä sähkönhuippukysynnän vähentämiseen Mponengissa ja Moab Hotsongissa, maailman syvimmässä maanalaisessa kaivoksessa.
"Jäädytimme padon yöllä (tuntien jälkeen) ja käytimme vettä ja sulatettua jäätä kaivoksen jäähdytyksen lähteenä ruuhka-aikoina", Wasserman selitti."Perusjäähdytysyksiköt sammutetaan ruuhka-aikoina, mikä vähentää verkon kuormitusta."
Tämä johti avaimet käteen -periaatteella toimivan jääkoneen kehittämiseen Mponengissa, jossa Howden sai päätökseen työt sisältäen siviili-, sähkö- ja mekaaniset laitteet 12 MW, 120 t/h jääkoneelle.
Viimeaikaisia ​​lisäyksiä Mponengin ydinjäähdytysstrategiaan ovat pehmeä jää, pintajäähdytetty vesi, pintailmajäähdyttimet (BAC) ja maanalainen jäähdytysjärjestelmä.liuenneiden suolojen ja kloridien kohonneiden pitoisuuksien esiintyminen kaivosvesissä työn aikana.
Etelä-Afrikan runsas kokemus ja keskittyminen ratkaisuihin, ei vain tuotteisiin, muuttaa edelleen jäähdytysjärjestelmiä ympäri maailmaa, hän sanoo.
Kuten Wasserman mainitsi, kun yhä useammat kaivokset menevät syvemmälle ja lisää tilaa kaivoksissa, on helppo nähdä, että tällaisia ​​ratkaisuja löytyy muualta maailmasta.
Meinhardt sanoi: "Howden on vienyt syväkaivoksen jäähdytysteknologiaansa Etelä-Afrikkaan vuosikymmeniä.Toimitimme esimerkiksi kaivosten jäähdytysratkaisuja maanalaisiin kultakaivoksiin Nevadassa jo 1990-luvulla.
”Mielenkiintoinen teknologia joissakin Etelä-Afrikan kaivoksissa on lämpöjään varastointi kuorman siirtoa varten – lämpöenergia varastoidaan suuriin jääpatoihin.Jäätä tuotetaan ruuhka-aikoina ja käytetään ruuhka-aikoina”, hän sanoi.”Perinteisesti kylmäkoneet on suunniteltu ympäristön maksimilämpötilaan, joka voi kesäkuukausina olla kolme tuntia päivässä.Jos sinulla on kuitenkin mahdollisuus varastoida jäähdytysenergiaa, voit vähentää sitä."
"Jos sinulla on suunnitelma, jossa on melko korkea huippuhinta ja haluat päivittää halvempiin hintoihin ruuhka-ajan ulkopuolella, nämä jäänvalmistusratkaisut voivat tarjota vahvan liiketalouden", hän sanoi."Tehtaan alkupääoma voi kompensoida alhaisemmat käyttökustannukset."
Samaan aikaan Etelä-Afrikan kaivoksissa vuosikymmeniä käytetty BAC on saamassa yhä enemmän globaalia merkitystä.
Perinteisiin BAC-malleihin verrattuna uusimman sukupolven BAC:ien lämpötehokkuus on korkeampi kuin edeltäjillään, alhaisemmat kaivosilman lämpötilarajat ja pienempi jalanjälki.Ne myös integroivat jäähdytys-on-demand (CoD) -moduulin Howden Ventsim CONTROL -alustaan, joka säätää automaattisesti kauluksen ilman lämpötilaa maanalaisten tarpeiden mukaan.
Kuluneen vuoden aikana Howden on toimittanut kolme uuden sukupolven BAC:ia asiakkaille Brasiliassa ja Burkina Fasossa.
Yritys pystyy myös valmistamaan räätälöityjä ratkaisuja vaikeisiin käyttöolosuhteisiin;tuore esimerkki on "ainutlaatuinen" BAC-ammoniakkijäähdyttimien asennus OZ Mineralsille Carrapateenan kaivokselle Etelä-Australiassa.
"Howden asensi kuivalauhduttimet Howdenin ammoniakkikompressoreilla ja suljetun piirin kuivailmajäähdyttimillä Australiaan veden puuttuessa", Wasserman sanoi asennuksesta."Koska tämä on "kuiva" asennus eikä vesijärjestelmiin asennettuja avoimia suihkujäähdyttimiä, nämä jäähdyttimet on suunniteltu maksimaaliseen tehokkuuteen."
Yhtiö testaa parhaillaan käyttöajan valvontaratkaisua 8 MW:n maalla sijaitsevalle BAC-laitokselle (kuvassa alla), joka on suunniteltu ja rakennettu Yaramoko Fortuna Silverin (entinen Roxgold) kaivoksella Burkina Fasossa.
Johannesburgissa sijaitsevan Howdenin tehtaan hallitseman järjestelmän avulla yritys voi neuvoa mahdollisissa tehokkuuden parannuksissa ja kunnossapidossa, jotta tehdas pysyy optimaalisessa toiminnassaan.Myös Brasilian Ero Copperissa sijaitsevan Caraiban kaivoskompleksin BAC-yksikkö on suunniteltu käyttämään tätä ominaisuutta.
Total Mine Ventilation Solutions (TMVS) -alusta jatkaa kestävien lisäarvosuhteiden rakentamista, ja yhtiö käynnistää kaksi Ventilation On Demand (VoD) -selvitystä maassa vuonna 2021.
Aivan Zimbabwen rajalla yritys työskentelee projektin parissa, joka mahdollistaa maanalaisten kaivosten automaattiovien tilausvideon, jolloin ne avautuvat vaihtelevin väliajoin ja tarjoavat juuri oikean määrän jäähdytysilmaa ajoneuvon erityistarpeiden mukaan.
Tämä teknologiakehitys, jossa käytetään olemassa olevaa kaivosinfrastruktuuria ja valmiita tietolähteitä, on tärkeä osa Howdenin tulevia tuotteita.
Howdenin kokemus Etelä-Afrikasta: Opi suunnittelemaan jäähdytysratkaisuja, jotta voidaan käsitellä huonoa vedenlaatua sen syvässä kultakaivoksissa, miten ratkaisuista tehdään mahdollisimman energiatehokkaita verkko-ongelmien välttämiseksi ja kuinka tiukimmat ilmanlaatuvaatimukset täyttyvät.Lämpötila- ja työterveysvaatimukset maailmanlaajuisesti - on edelleen kannattava kaivoksille ympäri maailmaa.
International Mining Team Publishing Ltd 2 Claridge Court, Lower Kings Road Berkhamsted, Hertfordshire England HP4 2AF, UK