उद्योग रिपोर्टों के अनुसार, खदान हर साल 30 मीटर गहरी होती जा रही है।
जैसे-जैसे गहराई बढ़ती है, वैसे-वैसे वायु-संचार और शीतलन की आवश्यकता भी बढ़ती जाती है, और हाउडेन को दक्षिण अफ्रीका की सबसे गहरी खदानों में काम करने के अनुभव से यह बात पता है।
हाउडेन की स्थापना 1854 में जेम्स हाउडेन ने स्कॉटलैंड में एक समुद्री इंजीनियरिंग कंपनी के रूप में की थी और 1950 के दशक में खनन और बिजली उद्योगों की जरूरतों को पूरा करने के लिए दक्षिण अफ्रीका में प्रवेश किया। 1960 के दशक तक, कंपनी ने देश की गहरी सोने की खदानों को सुरक्षित और कुशलतापूर्वक अयस्क निकालने के लिए आवश्यक सभी वेंटिलेशन और कूलिंग सिस्टम से लैस करने में मदद की।
हाउडेन के माइन कूलिंग एंड कंप्रेशर्स डिवीजन के प्रमुख टेयूनेस वासरमैन ने आईएम को बताया, "शुरू में, खदान में शीतलन विधि के रूप में केवल वेंटिलेशन का उपयोग किया जाता था, लेकिन जैसे-जैसे खनन की गहराई बढ़ती गई, खदान में बढ़ते ताप भार की भरपाई के लिए यांत्रिक शीतलन की आवश्यकता पड़ी।"
दक्षिण अफ्रीका में कई गहरी सोने की खदानों में भूमिगत कर्मियों और उपकरणों के लिए आवश्यक शीतलन प्रदान करने के लिए जमीन के ऊपर और नीचे फ्रीऑन™ केन्द्रापसारक कूलर स्थापित किए गए हैं।
वासरमैन ने कहा कि यथास्थिति में सुधार के बावजूद, भूमिगत मशीन की ऊष्मा अपव्यय प्रणाली समस्याग्रस्त साबित हुई, क्योंकि मशीन की शीतलन क्षमता तापमान और उपलब्ध निकास हवा की मात्रा द्वारा सीमित थी। साथ ही, खदान के पानी की गुणवत्ता ने इन शुरुआती केन्द्रापसारक चिलर में इस्तेमाल किए गए शेल-और-ट्यूब हीट एक्सचेंजर्स में गंभीर गड़बड़ी पैदा की।
इस समस्या को हल करने के लिए, खदानों ने सतह से ज़मीन पर ठंडी हवा पंप करना शुरू कर दिया। इससे ठंडा करने की क्षमता बढ़ जाती है, लेकिन आवश्यक बुनियादी ढाँचा साइलो में जगह लेता है और यह प्रक्रिया ऊर्जा और ऊर्जा गहन दोनों है।
इन मुद्दों के समाधान के लिए, खदानें ठंडे पानी की इकाइयों के माध्यम से जमीन पर लाई गई ठंडी हवा की मात्रा को अधिकतम करना चाहती हैं।
इसने हाउडेन को दक्षिण अफ्रीका की खदानों में अमीनो स्क्रू कूलर शुरू करने के लिए प्रेरित किया, जो पहले से मौजूद सतह केन्द्रापसारक कूलर के बाद एक साथ काम करते थे। इससे इन गहरी भूमिगत सोने की खदानों में आपूर्ति की जा सकने वाली शीतलक की मात्रा में एक कदम बदलाव आया है, जिसके परिणामस्वरूप औसत सतही जल तापमान 6-8 डिग्री सेल्सियस से घटकर 1 डिग्री सेल्सियस हो गया है। खदान उसी खदान पाइपलाइन अवसंरचना का उपयोग कर सकती है, जिनमें से कई पहले से ही स्थापित हैं, जबकि गहरी परतों तक पहुँचाई जाने वाली शीतलन की मात्रा में उल्लेखनीय वृद्धि हुई है।
WRV 510 की शुरुआत के लगभग 20 साल बाद, इस क्षेत्र में अग्रणी बाजार खिलाड़ी हाउडेन ने WRV 510 विकसित किया, जो 510 मिमी रोटर वाला एक बड़ा ब्लॉक स्क्रू कंप्रेसर था। यह उस समय बाजार में सबसे बड़े स्क्रू कंप्रेसर में से एक था और उन गहरी दक्षिण अफ्रीकी खदानों को ठंडा करने के लिए आवश्यक चिलर मॉड्यूल आकार से मेल खाता था।
वासरमैन ने कहा, "यह एक बड़ा बदलाव है क्योंकि खदानें कई चिलर के बजाय एक 10-12 मेगावाट का चिलर लगा सकती हैं।" "इसके साथ ही, ग्रीन रेफ्रिजरेंट के रूप में अमोनिया स्क्रू कंप्रेसर और प्लेट हीट एक्सचेंजर्स के संयोजन के लिए उपयुक्त है।"
खनन उद्योग के लिए अमोनिया के विनिर्देशों और सुरक्षा मानकों में अमोनिया संबंधी विचारों को औपचारिक रूप दिया गया, जिसमें हाउडेन ने डिजाइन प्रक्रिया में महत्वपूर्ण भूमिका निभाई। उन्हें अद्यतन किया गया है और दक्षिण अफ्रीकी कानून में शामिल किया गया है।
इस सफलता का प्रमाण दक्षिण अफ्रीका के खनन उद्योग द्वारा 350 मेगावाट से अधिक अमोनिया प्रशीतन क्षमता की स्थापना है, जिसे विश्व में सबसे बड़ी माना जाता है।
लेकिन दक्षिण अफ्रीका में हाउडेन का नवाचार यहीं नहीं रुका: 1985 में कंपनी ने खान कूलरों की अपनी बढ़ती श्रृंखला में एक सतही बर्फ मशीन भी जोड़ दी।
चूंकि सतही और भूमिगत शीतलन विकल्पों का अधिकतम उपयोग किया जा रहा है या उन्हें बहुत महंगा माना जा रहा है, इसलिए खदानों को अधिक गहराई तक खनन का विस्तार करने के लिए नए शीतलन समाधान की आवश्यकता है।
हाउडेन ने अपना पहला बर्फ बनाने वाला संयंत्र (नीचे उदाहरण) 1985 में जोहान्सबर्ग के पूर्व में ईपीएम (ईस्ट रैंड प्रोप्राइटरी माइन) में स्थापित किया, जिसकी अंतिम कुल शीतलन क्षमता लगभग 40 मेगावाट और बर्फ क्षमता 4320 टन/घंटा है।
इस ऑपरेशन का आधार सतह पर बर्फ का निर्माण करना और उसे खदान के माध्यम से भूमिगत बर्फ बांध तक पहुंचाना है, जहां बर्फ बांध से पानी को भूमिगत शीतलन स्टेशनों में प्रसारित किया जाता है या कुओं की ड्रिलिंग के लिए प्रक्रिया जल के रूप में उपयोग किया जाता है। पिघली हुई बर्फ को फिर से सतह पर पंप किया जाता है।
इस आइसमेकर सिस्टम का मुख्य लाभ पंपिंग लागत में कमी है, जो सतही ठंडा पानी प्रणालियों से जुड़ी परिचालन लागत को लगभग 75-80% तक कम कर देता है। वासरमैन ने कहा कि यह अंतर्निहित "पानी के चरण संक्रमण में संग्रहीत शीतलन ऊर्जा" के कारण है, उन्होंने बताया कि 1 किलोग्राम/सेकंड बर्फ में जमे हुए पानी के 4.5-5 किलोग्राम/सेकंड के बराबर शीतलन क्षमता होती है।
"बेहतर स्थिति दक्षता" के कारण, भूमिगत वायु-शीतलन स्टेशन के थर्मल प्रदर्शन को बेहतर बनाने के लिए भूमिगत बांध को 2-5 डिग्री सेल्सियस पर बनाए रखा जा सकता है, जिससे शीतलन क्षमता को अधिकतम किया जा सकता है।
दक्षिण अफ्रीका, जो अपने अस्थिर विद्युत ग्रिड के लिए जाना जाता है, में बर्फ विद्युत संयंत्र की विशेष प्रासंगिकता का एक अन्य लाभ यह है कि इस प्रणाली को ऊष्मा भंडारण विधि के रूप में उपयोग करने की क्षमता है, जहां बर्फ का निर्माण होता है और भूमिगत बर्फ बांधों में तथा चरम अवधि के दौरान उसका संचय होता है।
बाद के लाभ ने एस्कॉम समर्थित उद्योग साझेदारी परियोजना के विकास को जन्म दिया है, जिसके अंतर्गत हाउडेन बिजली की अधिकतम मांग को कम करने के लिए बर्फ बनाने वाली मशीनों के उपयोग की जांच कर रहा है, जिसके परीक्षण के मामले दुनिया की सबसे गहरी भूमिगत खदानों, एमपोनेंग और मोआब हॉटसॉन्ग में किए जा रहे हैं।
वासरमैन ने बताया, "हमने रात में (घंटों बाद) बांध को जमा दिया और पीक आवर्स के दौरान खदान को ठंडा करने के लिए पानी और पिघली हुई बर्फ का इस्तेमाल किया।" "पीक अवधि के दौरान बेस कूलिंग यूनिट बंद कर दी जाती हैं, जिससे ग्रिड पर लोड कम हो जाता है।"
इससे एमपोनेंग में एक टर्नकी बर्फ मशीन का विकास हुआ, जहां हाउडेन ने 12 मेगावाट, 120 टन/घंटा बर्फ मशीन के लिए सिविल, इलेक्ट्रिकल और मैकेनिकल उपकरण सहित काम पूरा किया।
एमपोनेंग की मुख्य शीतलन रणनीति में हाल ही में नरम बर्फ, सतही ठंडा पानी, सतही वायु कूलर (बीएसी) और एक भूमिगत शीतलन प्रणाली शामिल हैं। कार्य के दौरान खदान के पानी में घुले हुए लवणों और क्लोराइडों की उच्च सांद्रता की उपस्थिति।
उन्होंने कहा कि दक्षिण अफ्रीका का समृद्ध अनुभव और केवल उत्पादों पर नहीं बल्कि समाधानों पर ध्यान केंद्रित करने से दुनिया भर में प्रशीतन प्रणालियों में परिवर्तन आ रहा है।
जैसा कि वास्समैन ने बताया, जैसे-जैसे अधिकाधिक खदानें गहरी होती जा रही हैं तथा खदानों में अधिक स्थान की आवश्यकता होती जा रही है, विश्व के अन्य भागों में भी इस प्रकार के समाधान आसानी से मिल रहे हैं।
मेनहार्ट ने कहा: "हाउडेन दशकों से दक्षिण अफ्रीका को अपनी डीप माइन कूलिंग तकनीक का निर्यात कर रहा है। उदाहरण के लिए, हमने 1990 के दशक में नेवादा में भूमिगत सोने की खदानों के लिए माइन कूलिंग समाधान की आपूर्ति की थी।
उन्होंने कहा, "कुछ दक्षिण अफ़्रीकी खानों में इस्तेमाल की जाने वाली एक दिलचस्प तकनीक लोड ट्रांसफर के लिए थर्मल बर्फ का भंडारण है - थर्मल ऊर्जा को बड़े बर्फ बांधों में संग्रहित किया जाता है। बर्फ का उत्पादन पीक आवर्स के दौरान किया जाता है और पीक आवर्स के दौरान ही इसका इस्तेमाल किया जाता है।" "परंपरागत रूप से, रेफ्रिजरेशन इकाइयों को अधिकतम परिवेश तापमान के लिए डिज़ाइन किया जाता है जो गर्मियों के महीनों में दिन में तीन घंटे तक पहुँच सकता है। हालाँकि, यदि आपके पास शीतलन ऊर्जा को संग्रहीत करने की क्षमता है, तो आप उस क्षमता को कम कर सकते हैं।"
उन्होंने कहा, "यदि आपके पास काफी उच्च पीक दर वाली योजना है और आप ऑफ-पीक अवधि के दौरान सस्ती दरों पर अपग्रेड करना चाहते हैं, तो ये बर्फ बनाने के समाधान एक मजबूत व्यवसायिक मामला बन सकते हैं।" "प्लांट के लिए प्रारंभिक पूंजी कम परिचालन लागत की भरपाई कर सकती है।"
साथ ही, बीएसी, जिसका उपयोग दशकों से दक्षिण अफ्रीकी खानों में किया जा रहा है, अधिकाधिक वैश्विक महत्व प्राप्त कर रहा है।
पारंपरिक बीएसी डिज़ाइनों की तुलना में, बीएसी की नवीनतम पीढ़ी में अपने पूर्ववर्तियों की तुलना में उच्च तापीय दक्षता, कम खदान वायु तापमान सीमा और एक छोटा पदचिह्न है। वे हाउडेन वेंटसिम कंट्रोल प्लेटफ़ॉर्म में कूलिंग-ऑन-डिमांड (सीओडी) मॉड्यूल को भी एकीकृत करते हैं, जो उपसतह की ज़रूरतों के अनुसार कॉलर एयर तापमान को स्वचालित रूप से समायोजित करता है।
पिछले वर्ष के दौरान, हाउडेन ने ब्राजील और बुर्किना फासो में ग्राहकों को तीन नई पीढ़ी के बीएसी वितरित किए हैं।
कंपनी कठिन परिचालन स्थितियों के लिए अनुकूलित समाधान तैयार करने में भी सक्षम है; इसका हालिया उदाहरण दक्षिण ऑस्ट्रेलिया में कैरापेटीना खदान में ओजेड मिनरल्स के लिए बीएसी अमोनिया कूलर की 'अद्वितीय' स्थापना है।
वासरमैन ने इस स्थापना के बारे में कहा, "हाउडेन ने ऑस्ट्रेलिया में उपलब्ध पानी की अनुपस्थिति में हाउडेन अमोनिया कंप्रेसर और बंद लूप ड्राई एयर कूलर के साथ ड्राई कंडेनसर स्थापित किए।" "चूंकि यह एक 'ड्राई' स्थापना है और जल प्रणालियों में स्थापित ओपन स्प्रे कूलर नहीं है, इसलिए इन कूलर को अधिकतम दक्षता के लिए डिज़ाइन किया गया है।"
कंपनी वर्तमान में बुर्किना फासो में यारामोको फोर्टुना सिल्वर (पूर्व में रॉक्सगोल्ड) खदान में डिजाइन और निर्मित 8 मेगावाट के ऑनशोर बीएसी प्लांट (नीचे चित्रित) के लिए अपटाइम मॉनिटरिंग समाधान का परीक्षण कर रही है।
जोहान्सबर्ग में हाउडेन प्लांट द्वारा नियंत्रित यह सिस्टम कंपनी को प्लांट को उसके इष्टतम स्तर पर संचालित रखने के लिए संभावित दक्षता सुधार और रखरखाव पर सलाह देने की अनुमति देता है। ब्राजील के एरो कॉपर में कैराइबा खनन परिसर में बीएसी इकाई को भी इस सुविधा का उपयोग करने के लिए डिज़ाइन किया गया है।
टोटल माइन वेंटिलेशन सॉल्यूशंस (टीएमवीएस) प्लेटफॉर्म सतत मूल्यवर्धित संबंधों का निर्माण जारी रखता है और कंपनी 2021 में देश में दो वेंटिलेशन ऑन डिमांड (वीओडी) व्यवहार्यता अध्ययन शुरू करेगी।
जिम्बाब्वे की सीमा पर, कंपनी एक ऐसी परियोजना पर काम कर रही है, जो भूमिगत खदानों में स्वचालित दरवाजों के लिए वीडियो-ऑन-डिमांड को सक्षम करेगी, जिससे उन्हें अलग-अलग अंतराल पर खोला जा सकेगा और वाहन की विशिष्ट आवश्यकताओं के आधार पर सही मात्रा में ठंडी हवा उपलब्ध कराई जा सकेगी।
मौजूदा उपलब्ध खनन अवसंरचना और तैयार डेटा स्रोतों का उपयोग करते हुए यह प्रौद्योगिकी विकास, हाउडेन के भविष्य के उत्पादों का एक महत्वपूर्ण हिस्सा होगा।
दक्षिण अफ्रीका में हाउडेन का अनुभव: जानें कि इसकी गहरी सोने की खदानों में खराब पानी की गुणवत्ता से निपटने के लिए शीतलन समाधान कैसे डिजाइन करें, ग्रिड समस्याओं से बचने के लिए समाधानों को यथासंभव ऊर्जा कुशल कैसे बनाएं, और कुछ सबसे कठोर वायु गुणवत्ता आवश्यकताओं को कैसे पूरा करें। दुनिया भर में तापमान और व्यावसायिक स्वास्थ्य आवश्यकताओं का विनियमन - दुनिया भर में खदानों के लिए भुगतान करना जारी रखेगा।
इंटरनेशनल माइनिंग टीम पब्लिशिंग लिमिटेड 2 क्लैरिज कोर्ट, लोअर किंग्स रोड बर्कहैमस्टेड, हर्टफोर्डशायर इंग्लैंड HP4 2AF, यूके