Rudnik se svake godine produbljuje - 30 m, prema izvješćima industrije.
Kako se dubina povećava, raste i potreba za ventilacijom i hlađenjem, a Howden to zna iz iskustva rada s najdubljim rudnicima u Južnoj Africi.
Howden je osnovao James Howden 1854. godine u Škotskoj kao tvrtku za brodski inženjering, a u Južnoafričku Republiku ušao je 1950-ih kako bi služio potrebama rudarske i energetske industrije. Do 1960-ih tvrtka je pomogla u opremanju dubokih rudnika zlata u zemlji svim ventilacijskim i rashladnim sustavima potrebnim za sigurno i učinkovito vađenje rude kilometrima pod zemljom.
„U početku je rudnik koristio samo ventilaciju kao metodu hlađenja, ali kako se dubina rudnika povećavala, bilo je potrebno mehaničko hlađenje kako bi se kompenziralo rastuće toplinsko opterećenje u rudniku“, rekao je za IM Teunes Wasserman, voditelj Howdenovog odjela za hlađenje rudnika i kompresore.
Mnogi rudnici zlata u Južnoj Africi imaju instalirane centrifugalne hladnjake Freon™ iznad i ispod zemlje kako bi osigurali potrebno hlađenje za podzemno osoblje i opremu.
Unatoč poboljšanju statusa quo, sustav odvođenja topline podzemnog stroja pokazao se problematičnim, jer je rashladni kapacitet stroja bio ograničen temperaturom i količinom dostupnog ispušnog zraka, rekao je Wasserman. Istovremeno, kvaliteta rudničke vode uzrokovala je ozbiljno onečišćenje izmjenjivača topline s cijevima i ljuskom koji su se koristili u tim ranim centrifugalnim rashladnim uređajima.
Kako bi riješili ovaj problem, rudnici su počeli pumpati hladan zrak s površine na tlo. Iako to povećava kapacitet hlađenja, potrebna infrastruktura zauzima prostor u silosu, a proces je energetski i energetski intenzivan.
Kako bi riješili ove probleme, rudnici žele maksimizirati količinu hladnog zraka koji se dovodi do tla putem rashladnih jedinica.
To je potaknulo Howden da uvede amino vijčane hladnjake u rudnicima u Južnoj Africi, prve u tandemu nakon postojećih površinskih centrifugalnih hladnjaka. To je dovelo do značajne promjene u količini rashladne tekućine koja se može dovoditi u ove duboke podzemne rudnike zlata, što je rezultiralo smanjenjem prosječne temperature površinske vode sa 6-8°C na 1°C. Rudnik može koristiti istu infrastrukturu rudničkih cjevovoda, od kojih su mnogi već instalirani, a istovremeno značajno povećava količinu rashladne tekućine koja se dovodi u dublje slojeve.
Otprilike 20 godina nakon uvođenja WRV 510, Howden, vodeći igrač na tržištu u tom području, razvio je WRV 510, veliki blok vijčani kompresor s rotorom od 510 mm. U to vrijeme bio je to jedan od najvećih vijčanih kompresora na tržištu i odgovarao je veličini modula hladnjaka potrebnog za hlađenje tih dubokih južnoafričkih rudnika.
„Ovo mijenja pravila igre jer rudnici mogu instalirati jedan hladnjak od 10-12 MW umjesto hrpe hladnjaka“, rekao je Wasserman. „Istovremeno, amonijak kao zeleno rashladno sredstvo vrlo je prikladan za kombinacije vijčanih kompresora i pločastih izmjenjivača topline.“
Razmatranja o amonijaku formalizirana su u specifikacijama i sigurnosnim standardima za amonijak za rudarsku industriju, pri čemu je Howden odigrao važnu ulogu u procesu projektiranja. Ažurirana su i uključena u južnoafričko zakonodavstvo.
Ovaj uspjeh dokazuje instalacija više od 350 MW kapaciteta amonijačnog hlađenja u rudarskoj industriji Južne Afrike, koja se smatra najvećom na svijetu.
No, Howdenova inovacija u Južnoj Africi nije se tu zaustavila: 1985. godine tvrtka je svojoj rastućoj ponudi rudničkih hladnjaka dodala stroj za površinski led.
Budući da se mogućnosti površinskog i podzemnog hlađenja maksimiziraju ili smatraju preskupima, rudnicima je potrebno novo rješenje za hlađenje kako bi se rudarenje dodatno proširilo na dublje razine.
Howden je instalirao svoju prvu tvornicu za proizvodnju leda (primjer u nastavku) 1985. godine u EPM-u (East Rand Proprietary Mine) istočno od Johannesburga, koja ima ukupni kapacitet hlađenja od oko 40 MW i kapacitet leda od 4320 t/h.
Osnova rada je stvaranje leda na površini i njegov transport kroz rudnik do podzemne ledene brane, gdje se voda iz ledene brane zatim cirkulira u podzemnim rashladnim stanicama ili koristi kao procesna voda za bušenje bunara. Otopljeni led se zatim pumpa natrag na površinu.
Glavna prednost ovog sustava za proizvodnju leda su smanjeni troškovi pumpanja, što smanjuje operativne troškove povezane s površinskim sustavima hladne vode za otprilike 75-80%. To se svodi na inherentnu „energiju hlađenja pohranjenu u faznim prijelazima vode“, rekao je Wasserman, objašnjavajući da 1 kg/s leda ima isti kapacitet hlađenja kao 4,5-5 kg/s smrznute vode.
Zbog „vrhunske učinkovitosti pozicioniranja“, podzemna brana može se održavati na 2-5°C kako bi se poboljšale toplinske performanse podzemne stanice za hlađenje zrakom, čime se ponovno maksimizira kapacitet hlađenja.
Još jedna prednost posebne važnosti elektrane na led u Južnoj Africi, zemlji poznatoj po nestabilnoj elektroenergetskoj mreži, jest mogućnost korištenja sustava kao metode skladištenja topline, gdje se led stvara i akumulira u podzemnim ledenim branama i tijekom vršnih razdoblja.
Potonja korist dovela je do razvoja projekta industrijskog partnerstva koji podržava Eskom, u okviru kojeg Howden istražuje upotrebu ledomata za smanjenje vršne potražnje za električnom energijom, s testnim slučajevima u Mponengu i Moab Hotsongu, najdubljim podzemnim rudnicima na svijetu.
„Zamrznuli smo branu noću (nakon radnog vremena) i koristili vodu i otopljeni led kao izvor hlađenja rudnika tijekom vršnih sati“, objasnio je Wasserman. „Bazne jedinice za hlađenje isključene su tijekom vršnih razdoblja, što smanjuje opterećenje mreže.“
To je dovelo do razvoja stroja za led po principu "ključ u ruke" u Mponengu, gdje je Howden dovršio radove koji su uključivali građevinsku, električnu i mehaničku opremu za stroj za led od 12 MW i 120 t/h.
Nedavni dodaci Mponengovoj strategiji hlađenja jezgre uključuju mekani led, površinsku ohlađenu vodu, površinske hladnjake zraka (BAC) i podzemni sustav hlađenja. Prisutnost povišenih koncentracija otopljenih soli i klorida u rudničkim vodama tijekom rada.
Bogato iskustvo Južne Afrike i fokus na rješenja, ne samo na proizvode, nastavlja transformirati rashladne sustave diljem svijeta, kaže on.
Kao što je Wasserman spomenuo, kako sve više rudnika ide dublje i zauzima više prostora u rudnicima, lako je vidjeti ovakva rješenja u drugim dijelovima svijeta.
Meinhardt je rekao: „Howden već desetljećima izvozi svoju tehnologiju hlađenja dubokih rudnika u Južnu Afriku. Na primjer, isporučili smo rješenja za hlađenje rudnika za podzemne rudnike zlata u Nevadi još 1990-ih.“
„Zanimljiva tehnologija koja se koristi u nekim južnoafričkim rudnicima je skladištenje termalnog leda za prijenos tereta – toplinska energija se pohranjuje u velikim ledenim branama. Led se proizvodi tijekom vršnih sati i koristi se tijekom vršnih sati“, rekao je. „Tradicionalno, rashladne jedinice su dizajnirane za maksimalnu temperaturu okoline koja može doseći tri sata dnevno tijekom ljetnih mjeseci. Međutim, ako imate mogućnost pohranjivanja rashladne energije, možete smanjiti taj kapacitet.“
„Ako imate plan s prilično visokom vršnom tarifom i želite prijeći na niže tarife tijekom razdoblja izvan vršnih opterećenja, ova rješenja za proizvodnju leda mogu predstavljati snažan poslovni argument“, rekao je. „Početni kapital za postrojenje može nadoknaditi niže operativne troškove.“
Istovremeno, BAC, koji se desetljećima koristi u južnoafričkim rudnicima, dobiva sve veći globalni značaj.
U usporedbi s tradicionalnim dizajnom BAC-ova, najnovija generacija BAC-ova ima veću toplinsku učinkovitost od svojih prethodnika, niža ograničenja temperature zraka u rudniku i manji otisak. Također integriraju modul za hlađenje po potrebi (CoD) u Howden Ventsim CONTROL platformu, koji automatski prilagođava temperaturu zraka u ovratniku kako bi odgovarala potrebama podzemlja.
Tijekom protekle godine, Howden je isporučio tri BAC-a nove generacije kupcima u Brazilu i Burkini Faso.
Tvrtka je također u mogućnosti proizvesti prilagođena rješenja za teške radne uvjete; nedavni primjer je „jedinstvena“ instalacija BAC amonijačnih hladnjaka za OZ Minerals u rudniku Carrapateena u Južnoj Australiji.
„Howden je u Australiji instalirao suhe kondenzatore s Howdenovim amonijačnim kompresorima i zatvorene suhe zračne hladnjake zbog nedostatka dostupne vode“, rekao je Wasserman o instalaciji. „S obzirom na to da se radi o 'suhoj' instalaciji, a ne o otvorenim raspršivačima ugrađenim u vodene sustave, ovi hladnjaci su dizajnirani za maksimalnu učinkovitost.“
Tvrtka trenutno testira rješenje za praćenje rada kopnene BAC elektrane od 8 MW (na slici dolje) projektirane i izgrađene u rudniku Yaramoko Fortuna Silver (prije Roxgold) u Burkini Faso.
Sustav, kojim upravlja Howdenov pogon u Johannesburgu, omogućuje tvrtki da savjetuje o potencijalnim poboljšanjima učinkovitosti i održavanju kako bi pogon radio optimalno. BAC jedinica u rudarskom kompleksu Caraiba u Ero Copperu u Brazilu također je dizajnirana za korištenje ove značajke.
Platforma Total Mine Ventilation Solutions (TMVS) nastavlja graditi održive odnose s dodanom vrijednošću, a tvrtka će 2021. godine pokrenuti dvije studije izvedivosti ventilacije na zahtjev (VoD) u zemlji.
Na samoj granici Zimbabvea, tvrtka radi na projektu koji će omogućiti video na zahtjev za automatska vrata u podzemnim rudnicima, omogućujući im da se otvaraju u različitim intervalima i osiguravaju upravo pravu količinu rashladnog zraka ovisno o specifičnim potrebama vozila.
Ovaj tehnološki razvoj, korištenjem postojeće dostupne rudarske infrastrukture i gotovih izvora podataka, bit će važan dio budućih Howdenovih proizvoda.
Howdenovo iskustvo u Južnoj Africi: Naučite kako dizajnirati rješenja za hlađenje kako biste se nosili s lošom kvalitetom vode u njihovim dubokim rudnicima zlata, kako učiniti rješenja što energetski učinkovitijima kako biste izbjegli probleme s mrežom i kako ispuniti neke od najstrožih zahtjeva za kvalitetom zraka. Zahtjevi za temperaturu i zdravlje na radu diljem svijeta - Regulativa - nastavit će se isplatiti rudnicima diljem svijeta.
International Mining Team Publishing Ltd 2 Claridge Court, Lower Kings Road Berkhamsted, Hertfordshire Engleska HP4 2AF, UK