Tambang tersebut semakin dalam setiap tahun – 30 m, menurut laporan industri.
Seiring bertambahnya kedalaman, meningkat pula kebutuhan akan ventilasi dan pendinginan, dan Howden mengetahui hal ini dari pengalaman bekerja di tambang terdalam di Afrika Selatan.
Howden didirikan pada tahun 1854 oleh James Howden di Skotlandia sebagai perusahaan teknik kelautan dan memasuki Afrika Selatan pada tahun 1950-an untuk melayani kebutuhan industri pertambangan dan tenaga listrik. Pada tahun 1960-an, perusahaan tersebut membantu melengkapi tambang emas dalam negeri dengan semua sistem ventilasi dan pendinginan yang dibutuhkan untuk mengekstraksi bijih secara aman dan efisien hingga bermil-mil di bawah tanah.
“Awalnya, tambang hanya menggunakan ventilasi sebagai metode pendinginan, tetapi seiring bertambahnya kedalaman tambang, pendinginan mekanis diperlukan untuk mengimbangi beban panas yang semakin meningkat di tambang,” kata Teunes Wasserman, kepala divisi Pendinginan dan Kompresor Tambang Howden, kepada IM.
Banyak tambang emas dalam di Afrika Selatan telah memasang pendingin sentrifugal Freon™ di atas dan di bawah tanah untuk menyediakan pendinginan yang diperlukan bagi personel dan peralatan bawah tanah.
Meskipun status quo membaik, sistem pembuangan panas mesin bawah tanah terbukti bermasalah, karena kapasitas pendinginan mesin dibatasi oleh suhu dan jumlah udara buangan yang tersedia, kata Wasserman. Pada saat yang sama, kualitas air tambang menyebabkan pengotoran parah pada penukar panas cangkang dan tabung yang digunakan dalam pendingin sentrifugal awal ini.
Untuk mengatasi masalah ini, tambang mulai memompa udara dingin dari permukaan ke tanah. Sementara ini meningkatkan kapasitas pendinginan, infrastruktur yang diperlukan menghabiskan ruang di silo dan prosesnya membutuhkan banyak energi.
Untuk mengatasi masalah ini, pertambangan ingin memaksimalkan jumlah udara dingin yang dibawa ke tanah melalui unit air dingin.
Hal ini mendorong Howden untuk memperkenalkan pendingin sekrup amino di tambang-tambang di Afrika Selatan, pertama kali secara bersamaan setelah pendingin sentrifugal permukaan yang sudah ada. Hal ini telah menyebabkan perubahan besar dalam jumlah pendingin yang dapat dipasok ke tambang emas bawah tanah yang dalam ini, yang mengakibatkan penurunan suhu air permukaan rata-rata dari 6-8°C menjadi 1°C. Tambang tersebut dapat menggunakan infrastruktur jaringan pipa tambang yang sama, yang banyak di antaranya telah terpasang, sekaligus secara signifikan meningkatkan jumlah pendinginan yang disalurkan ke lapisan yang lebih dalam.
Sekitar 20 tahun setelah diperkenalkannya WRV 510, Howden, pemain pasar terkemuka di bidang ini, mengembangkan WRV 510, kompresor sekrup blok besar dengan rotor 510 mm. Itu adalah salah satu kompresor sekrup terbesar di pasaran saat itu dan sesuai dengan ukuran modul pendingin yang dibutuhkan untuk mendinginkan tambang-tambang dalam di Afrika Selatan.
“Ini adalah pengubah permainan karena tambang dapat memasang satu pendingin 10-12 MW alih-alih beberapa pendingin,” kata Wasserman. “Pada saat yang sama, amonia sebagai refrigeran hijau sangat cocok untuk kombinasi kompresor sekrup dan penukar panas pelat.”
Pertimbangan amonia diformalkan dalam spesifikasi dan standar keselamatan amonia untuk industri pertambangan, dengan Howden memainkan peran penting dalam proses desain. Pertimbangan tersebut telah diperbarui dan dimasukkan ke dalam hukum Afrika Selatan.
Keberhasilan ini dibuktikan dengan pemasangan kapasitas pendinginan amonia lebih dari 350 MW oleh industri pertambangan Afrika Selatan, yang dianggap terbesar di dunia.
Namun inovasi Howden di Afrika Selatan tidak berhenti di situ: pada tahun 1985 perusahaan menambahkan mesin es permukaan ke jajaran pendingin tambangnya yang terus berkembang.
Karena opsi pendinginan permukaan dan bawah tanah sudah dimaksimalkan atau dianggap terlalu mahal, tambang membutuhkan solusi pendinginan baru untuk memperluas penambangan ke tingkat yang lebih dalam.
Howden memasang pabrik pembuat es pertamanya (contoh di bawah) pada tahun 1985 di EPM (Tambang Milik East Rand) di sebelah timur Johannesburg, yang memiliki total kapasitas pendinginan akhir sekitar 40 MW dan kapasitas es 4320 t/jam.
Dasar operasinya adalah pembentukan es di permukaan dan mengangkutnya melalui tambang ke bendungan es bawah tanah, di mana air dari bendungan es kemudian dialirkan ke stasiun pendingin bawah tanah atau digunakan sebagai air proses untuk pengeboran sumur. Es yang mencair kemudian dipompa kembali ke permukaan.
Manfaat utama dari sistem pembuat es ini adalah biaya pemompaan yang lebih rendah, yang mengurangi biaya pengoperasian yang terkait dengan sistem air dingin permukaan sekitar 75-80%. Hal ini bergantung pada "energi pendinginan yang tersimpan dalam transisi fase air," kata Wasserman, yang menjelaskan bahwa 1 kg/detik es memiliki kapasitas pendinginan yang sama dengan 4,5-5 kg/detik air beku.
Berkat “efisiensi penempatan yang unggul”, bendungan bawah tanah dapat dipertahankan pada suhu 2-5°C untuk meningkatkan kinerja termal stasiun pendingin udara bawah tanah, yang sekali lagi memaksimalkan kapasitas pendinginan.
Keuntungan lain dari relevansi khusus pembangkit listrik es di Afrika Selatan, negara yang dikenal karena jaringan listriknya yang tidak stabil, adalah kemampuan sistem untuk digunakan sebagai metode penyimpanan panas, di mana es dibuat dan diakumulasikan di bendungan es bawah tanah dan selama periode puncak.
Manfaat terakhir telah mengarah pada pengembangan proyek kemitraan industri yang didukung Eskom di mana Howden sedang menyelidiki penggunaan pembuat es untuk mengurangi permintaan listrik puncak, dengan kasus uji di Mponeng dan Moab Hotsong, tambang bawah tanah terdalam di dunia.
“Kami membekukan bendungan pada malam hari (setelah jam kerja) dan menggunakan air serta es yang mencair sebagai sumber pendinginan tambang selama jam sibuk,” jelas Wasserman. “Unit pendingin dasar dimatikan selama jam sibuk, yang mengurangi beban pada jaringan listrik.”
Hal ini mengarah pada pengembangan mesin es siap pakai di Mponeng, di mana Howden menyelesaikan pekerjaan termasuk peralatan sipil, listrik, dan mekanik untuk mesin es 12 MW, 120 t/jam.
Penambahan terkini pada strategi inti pendinginan Mponeng meliputi es lunak, air dingin permukaan, pendingin udara permukaan (BAC), dan sistem pendingin bawah tanah. Kehadiran konsentrasi tinggi garam terlarut dan klorida di perairan tambang selama bekerja.
Kekayaan pengalaman Afrika Selatan dan fokus pada solusi, bukan hanya produk, terus mengubah sistem pendinginan di seluruh dunia, katanya.
Seperti yang disebutkan Wasserman, seiring bertambahnya kedalaman tambang dan semakin banyaknya ruang di tambang, solusi seperti ini mudah ditemukan di bagian lain dunia.
Meinhardt berkata: “Howden telah mengekspor teknologi pendinginan tambang dalam ke Afrika Selatan selama beberapa dekade. Misalnya, kami memasok solusi pendinginan tambang untuk tambang emas bawah tanah di Nevada pada tahun 1990-an.
“Teknologi menarik yang digunakan di beberapa tambang Afrika Selatan adalah penyimpanan es termal untuk pemindahan beban – energi termal disimpan dalam bendungan es besar. Es diproduksi selama jam sibuk dan digunakan selama jam sibuk,” katanya. “Secara tradisional, unit pendingin dirancang untuk suhu sekitar maksimum yang dapat mencapai tiga jam sehari selama bulan-bulan musim panas. Namun, jika Anda memiliki kemampuan untuk menyimpan energi pendinginan, Anda dapat mengurangi kapasitas tersebut.”
"Jika Anda memiliki rencana dengan tarif puncak yang cukup tinggi dan ingin menaikkan tarif ke tarif yang lebih murah selama periode non-puncak, solusi pembuatan es ini dapat menjadi peluang bisnis yang kuat," katanya. "Modal awal untuk pabrik dapat mengimbangi biaya operasional yang lebih rendah."
Pada saat yang sama, BAC, yang telah digunakan di pertambangan Afrika Selatan selama beberapa dekade, semakin memperoleh kepentingan global.
Dibandingkan dengan desain BAC tradisional, generasi terbaru BAC memiliki efisiensi termal yang lebih tinggi daripada pendahulunya, batas suhu udara tambang yang lebih rendah, dan ukuran yang lebih kecil. BAC juga mengintegrasikan modul pendinginan sesuai permintaan (CoD) ke dalam platform Howden Ventsim CONTROL, yang secara otomatis menyesuaikan suhu udara di bawah permukaan agar sesuai dengan kebutuhan di bawah permukaan.
Selama setahun terakhir, Howden telah mengirimkan tiga BAC generasi baru kepada pelanggan di Brasil dan Burkina Faso.
Perusahaan ini juga mampu menghasilkan solusi khusus untuk kondisi operasi yang sulit; contoh terkini adalah pemasangan 'unik' pendingin amonia BAC untuk OZ Minerals di tambang Carrapateena di Australia Selatan.
“Howden memasang kondensor kering dengan kompresor amonia Howden dan pendingin udara kering loop tertutup di Australia saat air tidak tersedia,” kata Wasserman tentang pemasangan tersebut. “Mengingat ini adalah pemasangan 'kering' dan bukan pendingin semprot terbuka yang dipasang dalam sistem air, pendingin ini dirancang untuk efisiensi maksimum.”
Perusahaan saat ini sedang menguji solusi pemantauan waktu aktif untuk pabrik BAC darat berkapasitas 8 MW (gambar di bawah) yang dirancang dan dibangun di tambang Yaramoko Fortuna Silver (sebelumnya Roxgold) di Burkina Faso.
Sistem yang dikontrol oleh pabrik Howden di Johannesburg ini memungkinkan perusahaan untuk memberikan saran tentang potensi peningkatan efisiensi dan pemeliharaan agar pabrik tetap beroperasi secara optimal. Unit BAC di kompleks pertambangan Caraiba di Ero Copper, Brasil juga dirancang untuk menggunakan fitur ini.
Platform Total Mine Ventilation Solutions (TMVS) terus membangun hubungan nilai tambah yang berkelanjutan dan perusahaan akan meluncurkan dua studi kelayakan Ventilation On Demand (VoD) di negara tersebut pada tahun 2021.
Tepat di perbatasan Zimbabwe, perusahaan tersebut tengah mengerjakan proyek yang akan mengaktifkan video-on-demand untuk pintu otomatis di tambang bawah tanah, yang memungkinkan pintu tersebut terbuka pada interval yang bervariasi dan menyediakan jumlah udara pendingin yang tepat tergantung pada kebutuhan spesifik kendaraan.
Pengembangan teknologi ini, menggunakan infrastruktur penambangan yang ada dan sumber data siap pakai, akan menjadi bagian penting dari produk Howden di masa mendatang.
Pengalaman Howden di Afrika Selatan: Pelajari cara merancang solusi pendinginan untuk menangani kualitas air yang buruk di tambang emasnya yang dalam, cara membuat solusi seefisien energi mungkin untuk menghindari masalah jaringan, dan cara memenuhi beberapa persyaratan kualitas udara yang paling ketat. Persyaratan suhu dan kesehatan kerja di seluruh dunia Peraturan – akan terus membuahkan hasil bagi pertambangan di seluruh dunia.
Tim Pertambangan Internasional Publishing Ltd 2 Claridge Court, Lower Kings Road Berkhamsted, Hertfordshire Inggris HP4 2AF, Inggris Raya