La mine s'approfondit chaque année – 30 m, selon les rapports de l'industrie.
À mesure que la profondeur augmente, le besoin de ventilation et de refroidissement augmente également, et Howden le sait grâce à son expérience de travail avec les mines les plus profondes d'Afrique du Sud.
Howden a été fondée en 1854 par James Howden en Écosse en tant que société d'ingénierie marine et est entrée en Afrique du Sud dans les années 1950 pour répondre aux besoins des industries minières et énergétiques.Dans les années 1960, la société a aidé à équiper les mines d'or profondes du pays de tous les systèmes de ventilation et de refroidissement nécessaires pour extraire en toute sécurité et efficacement des kilomètres de minerai sous terre.
"Au départ, la mine n'utilisait la ventilation que comme méthode de refroidissement, mais à mesure que la profondeur d'extraction augmentait, un refroidissement mécanique était nécessaire pour compenser la charge thermique croissante dans la mine", a déclaré à IM Teunes Wasserman, responsable de la division Refroidissement et compresseurs de mine de Howden.
De nombreuses mines d'or profondes en Afrique du Sud ont installé des refroidisseurs centrifuges Freon™ au-dessus et au-dessous du sol pour fournir le refroidissement nécessaire au personnel et à l'équipement souterrains.
Malgré l'amélioration du statu quo, le système de dissipation thermique de la machine souterraine s'est avéré problématique, car la capacité de refroidissement de la machine était limitée par la température et la quantité d'air d'échappement disponible, a déclaré Wasserman.Dans le même temps, la qualité de l'eau de mine a provoqué un encrassement important des échangeurs de chaleur à calandre et tube utilisés dans ces premiers refroidisseurs centrifuges.
Pour résoudre ce problème, les mines ont commencé à pomper de l'air froid de la surface vers le sol.Bien que cela augmente la capacité de refroidissement, l'infrastructure nécessaire prend de la place dans le silo et le processus est à la fois énergivore et énergivore.
Pour résoudre ces problèmes, les mines souhaitent maximiser la quantité d'air froid amenée au sol par les unités à eau réfrigérée.
Cela a incité Howden à introduire des refroidisseurs à vis amino dans les mines d'Afrique du Sud, d'abord en tandem après les refroidisseurs centrifuges de surface existants.Cela a entraîné une modification radicale de la quantité de liquide de refroidissement pouvant être fournie à ces mines d'or souterraines profondes, entraînant une diminution de la température moyenne de l'eau de surface de 6-8 ° C à 1 ° C.La mine peut utiliser la même infrastructure de pipeline de mine, dont beaucoup sont déjà installées, tout en augmentant considérablement la quantité de refroidissement fournie aux couches plus profondes.
Environ 20 ans après l'introduction du WRV 510, Howden, un acteur majeur du marché dans ce domaine, a développé le WRV 510, un compresseur à vis à grand bloc avec un rotor de 510 mm.C'était l'un des plus grands compresseurs à vis du marché à l'époque et correspondait à la taille du module de refroidissement nécessaire pour refroidir ces mines sud-africaines profondes.
"Cela change la donne car les mines peuvent installer un seul refroidisseur de 10 à 12 MW au lieu d'un groupe de refroidisseurs", a déclaré Wasserman."Dans le même temps, l'ammoniac en tant que réfrigérant vert est bien adapté aux combinaisons de compresseurs à vis et d'échangeurs de chaleur à plaques."
Les considérations relatives à l'ammoniac ont été formalisées dans les spécifications et les normes de sécurité de l'ammoniac pour l'industrie minière, Howden jouant un rôle important dans le processus de conception.Ils ont été mis à jour et incorporés dans la législation sud-africaine.
Ce succès est attesté par l'installation de plus de 350 MW de capacité de réfrigération à l'ammoniac par l'industrie minière sud-africaine, considérée comme la plus importante au monde.
Mais l'innovation de Howden en Afrique du Sud ne s'est pas arrêtée là : en 1985, la société a ajouté une machine à glace de surface à sa gamme croissante de refroidisseurs de mine.
Alors que les options de refroidissement en surface et souterraines sont maximisées ou jugées trop chères, les mines ont besoin d'une nouvelle solution de refroidissement pour étendre davantage l'exploitation minière à des niveaux plus profonds.
Howden a installé sa première usine de fabrication de glace (exemple ci-dessous) en 1985 à l'EPM (East Rand Proprietary Mine) à l'est de Johannesburg, qui a une capacité de refroidissement totale finale d'environ 40 MW et une capacité de glace de 4320 t/h.
La base de l'opération est la formation de glace à la surface et son transport à travers la mine jusqu'à un barrage de glace souterrain, où l'eau du barrage de glace est ensuite mise en circulation dans des stations de refroidissement souterraines ou utilisée comme eau de traitement pour forer des puits.La glace fondue est ensuite pompée vers la surface.
Le principal avantage de ce système de machine à glaçons est la réduction des coûts de pompage, ce qui réduit les coûts d'exploitation associés aux systèmes d'eau glacée de surface d'environ 75 à 80 %.Cela se résume à "l'énergie de refroidissement inhérente stockée dans les transitions de phase de l'eau", a déclaré Wasserman, expliquant que 1 kg/s de glace a la même capacité de refroidissement que 4,5 à 5 kg/s d'eau gelée.
En raison de «l'efficacité de positionnement supérieure», le barrage souterrain peut être maintenu à 2-5 ° C pour améliorer les performances thermiques de la station souterraine de refroidissement de l'air, maximisant à nouveau la capacité de refroidissement.
Un autre avantage de la pertinence particulière d'une centrale électrique à glace en Afrique du Sud, un pays connu pour son réseau électrique instable, est la capacité du système à être utilisé comme méthode de stockage de chaleur, où la glace est créée et accumulée dans les barrages de glace souterrains et pendant les périodes de pointe..
Ce dernier avantage a conduit au développement d'un projet de partenariat industriel soutenu par Eskom dans le cadre duquel Howden étudie l'utilisation de machines à glace pour réduire la demande d'électricité de pointe, avec des cas d'essai à Mponeng et Moab Hotsong, les mines souterraines les plus profondes du monde.
"Nous avons gelé le barrage la nuit (après les heures) et avons utilisé de l'eau et de la glace fondue comme source de refroidissement pour la mine pendant les heures de pointe", a expliqué Wasserman."Les unités de refroidissement de base sont éteintes pendant les périodes de pointe, ce qui réduit la charge sur le réseau."
Cela a conduit au développement d'une machine à glace clé en main à Mponeng, où Howden a réalisé les travaux, y compris l'équipement civil, électrique et mécanique pour une machine à glace de 12 MW, 120 t/h.
Les ajouts récents à la stratégie de refroidissement de base de Mponeng comprennent la glace molle, l'eau réfrigérée en surface, les refroidisseurs d'air de surface (BAC) et un système de refroidissement souterrain.la présence dans les eaux de mine de concentrations élevées de sels et de chlorures dissous lors des travaux.
La richesse de l'expérience de l'Afrique du Sud et sa focalisation sur les solutions, pas seulement sur les produits, continuent de transformer les systèmes de réfrigération dans le monde entier, dit-il.
Comme Wasserman l'a mentionné, à mesure que de plus en plus de mines s'enfoncent et prennent de l'espace dans les mines, il est facile de voir des solutions comme celle-ci trouvées dans d'autres parties du monde.
Meinhardt a déclaré : « Howden exporte sa technologie de refroidissement des mines profondes en Afrique du Sud depuis des décennies.Par exemple, nous avons fourni des solutions de refroidissement pour les mines d'or souterraines du Nevada dans les années 1990.
"Une technologie intéressante utilisée dans certaines mines sud-africaines est le stockage de la glace thermique pour le transfert de charge - l'énergie thermique est stockée dans de grands barrages de glace.La glace est produite pendant les heures de pointe et utilisée pendant les heures de pointe », a-t-il déclaré.« Traditionnellement, les groupes frigorifiques sont conçus pour une température ambiante maximale pouvant atteindre trois heures par jour pendant les mois d'été.Cependant, si vous avez la capacité de stocker de l'énergie de refroidissement, vous pouvez réduire cette capacité.
"Si vous avez un plan avec un taux de pointe assez élevé et que vous souhaitez passer à des tarifs moins chers pendant les périodes creuses, ces solutions de fabrication de glace peuvent constituer une analyse de rentabilisation solide", a-t-il déclaré."Le capital initial de l'usine peut compenser la baisse des coûts d'exploitation."
Dans le même temps, le BAC, qui est utilisé dans les mines sud-africaines depuis des décennies, prend de plus en plus d'importance à l'échelle mondiale.
Par rapport aux conceptions BAC traditionnelles, la dernière génération de BAC a une efficacité thermique supérieure à celle de ses prédécesseurs, des limites de température de l'air de la mine plus basses et une empreinte plus petite.Ils intègrent également un module de refroidissement à la demande (CoD) dans la plate-forme Howden Ventsim CONTROL, qui ajuste automatiquement la température de l'air du collier pour répondre aux besoins du sous-sol.
Au cours de l'année écoulée, Howden a livré trois BAC de nouvelle génération à des clients au Brésil et au Burkina Faso.
L'entreprise est également en mesure de produire des solutions personnalisées pour des conditions d'exploitation difficiles ;un exemple récent est l'installation « unique » de refroidisseurs d'ammoniac BAC pour OZ Minerals à la mine Carrapateena en Australie-Méridionale.
"Howden a installé des condenseurs secs avec des compresseurs d'ammoniac Howden et des refroidisseurs d'air sec en boucle fermée en Australie en l'absence d'eau disponible", a déclaré Wasserman à propos de l'installation."Étant donné qu'il s'agit d'une installation "sèche" et non de refroidisseurs à pulvérisation ouverts installés dans des systèmes d'eau, ces refroidisseurs sont conçus pour une efficacité maximale."
La société teste actuellement une solution de surveillance de la disponibilité pour une centrale BAC onshore de 8 MW (photo ci-dessous) conçue et construite à la mine Yaramoko Fortuna Silver (anciennement Roxgold) au Burkina Faso.
Le système, contrôlé par l'usine de Howden à Johannesburg, permet à l'entreprise de donner des conseils sur les améliorations potentielles de l'efficacité et la maintenance pour maintenir l'exploitation de l'usine à son niveau optimal.L'unité BAC du complexe minier Caraiba à Ero Copper, au Brésil, est également conçue pour utiliser cette fonctionnalité.
La plateforme Total Mine Ventilation Solutions (TMVS) continue de nouer des relations durables à valeur ajoutée et la société lancera deux études de faisabilité de Ventilation à la demande (VoD) dans le pays en 2021.
Juste à la frontière zimbabwéenne, la société travaille sur un projet qui permettra la vidéo à la demande pour les portes automatiques dans les mines souterraines, leur permettant de s'ouvrir à des intervalles variables et de fournir juste la bonne quantité d'air de refroidissement en fonction des besoins spécifiques du véhicule.
Ce développement technologique, utilisant l'infrastructure minière disponible existante et des sources de données prêtes à l'emploi, constituera une partie importante des futurs produits de Howden.
L'expérience Howden en Afrique du Sud : découvrez comment concevoir des solutions de refroidissement pour faire face à la mauvaise qualité de l'eau dans ses mines d'or profondes, comment rendre les solutions aussi économes en énergie que possible pour éviter les problèmes de réseau et comment répondre à certaines des exigences les plus strictes en matière de qualité de l'air.exigences mondiales en matière de température et de santé au travail Réglementation – continuera de porter ses fruits pour les mines du monde entier.
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