A mina é cada vez máis profunda cada ano: 30 m, segundo os informes da industria.
A medida que aumenta a profundidade, tamén aumenta a necesidade de ventilación e refrixeración, e Howden sábeo pola experiencia de traballar coas minas máis profundas de Sudáfrica.
Howden foi fundada en 1854 por James Howden en Escocia como unha empresa de enxeñería mariña e entrou en Sudáfrica na década de 1950 para atender as necesidades das industrias mineira e eléctrica.Na década de 1960, a compañía axudou a equipar as profundas minas de ouro do país con todos os sistemas de ventilación e refrixeración necesarios para extraer de forma segura e eficiente millas de mineral baixo terra.
"Inicialmente, a mina só utilizaba a ventilación como método de refrixeración, pero a medida que aumentaba a profundidade da minería, foi necesario un arrefriamento mecánico para compensar a crecente carga de calor na mina", dixo a IM Teunes Wasserman, xefe da división de refrixeración e compresores da mina de Howden.
Moitas minas de ouro profundas en Sudáfrica instalaron refrixeradores centrífugos Freon™ por riba e baixo terra para proporcionar o arrefriamento necesario para o persoal e os equipos subterráneos.
A pesar da mellora do status quo, o sistema de disipación de calor da máquina subterránea resultou problemático, xa que a capacidade de refrixeración da máquina estaba limitada pola temperatura e a cantidade de aire de escape dispoñible, dixo Wasserman.Ao mesmo tempo, a calidade da auga das minas provocou un ensuciamento grave dos intercambiadores de calor de carcasa e tubos utilizados nestes primeiros refrixeradores centrífugos.
Para solucionar este problema, as minas comezaron a bombear aire frío desde a superficie ata o chan.Aínda que isto aumenta a capacidade de refrixeración, a infraestrutura necesaria ocupa espazo no silo e o proceso é tanto enerxético como enerxético.
Para abordar estes problemas, as minas queren maximizar a cantidade de aire frío traído ao chan a través de unidades de auga fría.
Isto levou a Howden a introducir refrixeradores de parafuso amino nas minas de Sudáfrica, primeiro en conxunto despois dos refrigeradores centrífugos de superficie existentes.Isto levou a un cambio escalonado na cantidade de refrixerante que se pode subministrar a estas minas de ouro subterráneas profundas, o que provocou unha diminución da temperatura media da auga superficial de 6-8 °C a 1 °C.A mina pode utilizar a mesma infraestrutura de canalizacións da mina, moitas das cales xa están instaladas, mentres aumenta significativamente a cantidade de refrixeración entregada a capas máis profundas.
Aproximadamente 20 anos despois da introdución do WRV 510, Howden, un dos principais actores do mercado no campo, desenvolveu o WRV 510, un gran compresor de parafuso de bloque cun rotor de 510 mm.Era un dos compresores de parafuso máis grandes do mercado naquel momento e coincidía co tamaño do módulo de refrigeración necesario para arrefriar aquelas profundas minas de Sudáfrica.
"Este é un cambio de xogo porque as minas poden instalar un único enfriador de 10-12 MW en lugar de un montón de refrixeradores", dixo Wasserman."Ao mesmo tempo, o amoníaco como refrixerante verde é moi adecuado para combinacións de compresores de parafuso e intercambiadores de calor de placas".
As consideracións sobre o amoníaco formalizáronse nas especificacións e normas de seguridade para o amoníaco para a industria mineira, sendo Howden desempeñando un papel importante no proceso de deseño.Actualizáronse e incorporáronse á lexislación sudafricana.
Este éxito é evidenciado pola instalación de máis de 350 MW de capacidade de refrixeración con amoníaco por parte da industria mineira de Sudáfrica, considerada a máis grande do mundo.
Pero a innovación de Howden en Sudáfrica non quedou aí: en 1985 a compañía engadiu unha máquina de xeo de superficie á súa crecente gama de refrixeradores de minas.
Como as opcións de refrixeración superficial e subterránea se maximizan ou se consideran demasiado caras, as minas necesitan unha nova solución de refrixeración para ampliar aínda máis a minería a niveis máis profundos.
Howden instalou a súa primeira planta de fabricación de xeo (exemplo a continuación) en 1985 na EPM (East Rand Proprietary Mine) ao leste de Johannesburgo, que ten unha capacidade de refrixeración total final duns 40 MW e unha capacidade de xeo de 4320 t/h.
A base da operación é a formación de xeo na superficie e transportalo a través da mina ata un encoro de xeo subterráneo, onde a auga do encoro de xeo circula despois en estacións de refrixeración subterráneas ou se usa como auga de proceso para perforar pozos.O xeo derretido é entón bombeado de novo á superficie.
O principal beneficio deste sistema de fabricación de xeo é a redución dos custos de bombeo, o que reduce os custos operativos asociados aos sistemas de auga refrixerada en superficie nun 75-80%.Redúcese á inherente "enerxía de refrixeración almacenada nas transicións de fase da auga", dixo Wasserman, explicando que 1 kg/s de xeo ten a mesma capacidade de arrefriamento que 4,5-5 kg/s de auga conxelada.
Debido á "eficiencia de posicionamento superior", a presa subterránea pódese manter a 2-5 °C para mellorar o rendemento térmico da estación de refrixeración por aire subterránea, maximizando de novo a capacidade de refrixeración.
Outra vantaxe da especial relevancia dunha central eléctrica de xeo en Sudáfrica, un país coñecido pola súa inestable rede eléctrica, é a capacidade do sistema para ser utilizado como método de almacenamento de calor, onde se crea e acumula xeo en presas de xeo subterráneas e durante os períodos pico..
Este último beneficio levou ao desenvolvemento dun proxecto de colaboración da industria apoiado por Eskom no que Howden está a investigar o uso de máquinas de xeo para reducir a demanda máxima de electricidade, con casos de proba en Mponeng e Moab Hotsong, as minas subterráneas máis profundas do mundo.
"Conxelamos o encoro pola noite (despois das horas) e utilizamos auga e xeo derretido como fonte de arrefriamento para a mina durante as horas punta", explicou Wasserman."As unidades de refrixeración de base apáganse durante os períodos punta, o que reduce a carga na rede".
Isto levou ao desenvolvemento dunha máquina de xeo chave en man en Mponeng, onde Howden completou o traballo incluíndo equipos civís, eléctricos e mecánicos para unha máquina de xeo de 12 MW e 120 t/h.
As incorporacións recentes á estratexia de refrixeración básica de Mponeng inclúen xeo brando, auga arrefriada superficial, refrixeradores de aire de superficie (BAC) e un sistema de refrixeración subterráneo.a presenza nas augas das minas de elevadas concentracións de sales e cloruros disoltos durante o traballo.
A riqueza de experiencia de Sudáfrica e o foco nas solucións, non só nos produtos, segue transformando os sistemas de refrixeración en todo o mundo, di.
Como mencionou Wasserman, a medida que cada vez máis minas se afondan e hai máis espazo nas minas, é fácil ver solucións como esta que se atopan noutras partes do mundo.
Meinhardt dixo: "Howden leva décadas exportando a súa tecnoloxía de refrixeración de minas profundas a Sudáfrica.Por exemplo, nos anos 90 fornecemos solucións de refrixeración para minas de ouro subterráneas en Nevada.
"Unha tecnoloxía interesante utilizada nalgunhas minas de Sudáfrica é o almacenamento de xeo térmico para a transferencia de carga: a enerxía térmica almacénase en grandes presas de xeo.O xeo prodúcese nas horas punta e úsase nas horas punta", dixo.“Tradicionalmente, as unidades frigoríficas están deseñadas para unha temperatura ambiente máxima que pode alcanzar as tres horas diarias durante os meses de verán.Non obstante, se tes a capacidade de almacenar enerxía de refrixeración, podes reducir esa capacidade".
"Se tes un plan cunha taxa de pico bastante alta e queres actualizar a tarifas máis baratas durante os períodos de baixa actividade, estas solucións de fabricación de xeo poden facer un bo caso de negocio", dixo."O capital inicial para a planta pode compensar os menores custos operativos".
Ao mesmo tempo, o BAC, que se utiliza nas minas de Sudáfrica durante décadas, cobra cada vez máis importancia mundial.
En comparación cos deseños tradicionais de BAC, a última xeración de BAC ten unha maior eficiencia térmica que os seus predecesores, límites máis baixos de temperatura do aire da mina e unha pegada máis pequena.Tamén integran un módulo de refrixeración baixo demanda (CoD) na plataforma Howden Ventsim CONTROL, que axusta automaticamente a temperatura do aire do colar para satisfacer as necesidades do subsolo.
Durante o ano pasado, Howden entregou tres BAC de nova xeración a clientes de Brasil e Burkina Faso.
A empresa tamén é capaz de producir solucións personalizadas para condicións de operación difíciles;un exemplo recente é a instalación "única" de refrixeradores de amoníaco BAC para OZ Minerals na mina Carrapateena, no sur de Australia.
"Howden instalou condensadores secos con compresores de amoníaco Howden e refrixeradores de aire seco de circuito pechado en Australia ante a falta de auga dispoñible", dixo Wasserman sobre a instalación."Dado que se trata dunha instalación 'seca' e non de enfriadores de pulverización abertos instalados nos sistemas de auga, estes refrixeradores están deseñados para a máxima eficiencia".
A compañía está a probar actualmente unha solución de monitorización do tempo de actividade para unha planta de BAC terrestre de 8 MW (na imaxe de abaixo) deseñada e construída na mina Yaramoko Fortuna Silver (antiga Roxgold) en Burkina Faso.
O sistema, controlado pola planta de Howden en Johannesburgo, permite á empresa asesorar sobre posibles melloras de eficiencia e mantemento para manter a planta funcionando no seu óptimo.A unidade BAC do complexo mineiro de Caraiba en Ero Copper, Brasil tamén está deseñada para usar esta función.
A plataforma Total Mine Ventilation Solutions (TMVS) segue a construír relacións de valor engadido sostibles e a compañía lanzará dous estudos de viabilidade de Ventilation On Demand (VoD) no país en 2021.
Xusto na fronteira con Cimbabue, a compañía está a traballar nun proxecto que permitirá o vídeo baixo demanda para as portas automáticas das minas subterráneas, permitíndolles abrir a intervalos variables e proporcionar a cantidade adecuada de aire de refrixeración en función das necesidades específicas do vehículo.
Este desenvolvemento tecnolóxico, utilizando a infraestrutura de minería existente e fontes de datos dispoñibles, será unha parte importante dos futuros produtos de Howden.
A experiencia de Howden en Sudáfrica: aprende a deseñar solucións de refrixeración para facer fronte á mala calidade da auga nas súas minas de ouro profundas, como facer solucións o máis eficientes enerxéticamente posible para evitar problemas na rede e como cumprir algúns dos requisitos máis estritos de calidade do aire.Requisitos de temperatura e saúde laboral en todo o mundo Regulamento: seguirá dando frutos para as minas de todo o mundo.
International Mining Team Publishing Ltd 2 Claridge Court, Lower Kings Road Berkhamsted, Hertfordshire Inglaterra HP4 2AF, Reino Unido