המכרה הולך ומעמיק מדי שנה - 30 מ', לפי דיווחי התעשייה.
ככל שהעומק גדל, כך גם הצורך באוורור וקירור, והאודן יודע זאת מניסיון בעבודה עם המכרות העמוקים ביותר בדרום אפריקה.
האודן נוסדה בשנת 1854 על ידי ג'יימס האודן בסקוטלנד כחברת הנדסה ימית ונכנסה לדרום אפריקה בשנות החמישים כדי לשרת את הצרכים של תעשיות הכרייה והכוח.עד שנות ה-60, החברה עזרה לצייד את מכרות הזהב העמוקים של המדינה בכל מערכות האוורור והקירור הדרושות כדי לחלץ בבטחה וביעילות מיילים של עפרות מתחת לאדמה.
"בתחילה, המכרה השתמש רק באוורור כשיטת קירור, אך ככל שעומק הכרייה גדל, נדרש קירור מכני כדי לפצות על עומס החום הגובר במכרה", אמר ל-IM Teunes Wasserman, ראש חטיבת קירור המכרות והמדחסים של האודן.
מכרות זהב עמוקים רבים בדרום אפריקה התקינו מצננים צנטריפוגליים של Freon™ מעל ומתחת לאדמה כדי לספק את הקירור הדרוש לאנשי וציוד תת קרקעי.
למרות השיפור בסטטוס קוו, מערכת פיזור החום של המכונה התת-קרקעית התגלתה בעייתית, שכן יכולת הקירור של המכונה הוגבלה על ידי הטמפרטורה וכמות האוויר הפליטה הזמינה, אמר וסרמן.יחד עם זאת, איכות מי המכרה גרמה לעיכול חמור של מחליפי החום של המעטפת והצינור המשמשים בצ'ילרים צנטריפוגליים מוקדמים אלה.
כדי לפתור בעיה זו, החלו המכרות לשאוב אוויר קר מפני השטח אל הקרקע.זה אמנם מגדיל את יכולת הקירור, אבל התשתית הדרושה תופסת מקום בממגורה והתהליך הוא עתיר אנרגיה ואנרגיה כאחד.
כדי לטפל בבעיות אלה, מוקשים רוצים למקסם את כמות האוויר הקר המובא לקרקע דרך יחידות מים צוננים.
זה הניע את האודן להציג מצננים עם בורג אמינו במכרות בדרום אפריקה, תחילה במקביל לאחר מצננים צנטריפוגליים עיליים קיימים.זה הוביל לשינוי צעד בכמות נוזל הקירור שניתן לספק למכרות הזהב התת-קרקעיים העמוקים הללו, וכתוצאה מכך ירידה בטמפרטורת המים העיליים הממוצעת מ-6-8 מעלות צלזיוס ל-1 מעלות צלזיוס.המכרה יכול להשתמש באותה תשתית צנרת מכרה, שרבות מהן כבר מותקנות, תוך הגדלת משמעותית של כמות הקירור המועברת לשכבות עמוקות יותר.
כ-20 שנה לאחר הצגת ה-WRV 510, האודן, שחקן שוק מוביל בתחום, פיתח את ה-WRV 510, מדחס בורג בלוק גדול עם רוטור 510 מ"מ.זה היה אחד ממדחסי הברגים הגדולים ביותר בשוק באותה תקופה והתאם לגודל מודול הצ'ילר הדרוש לקירור המכרות העמוקים של דרום אפריקה.
"זהו מחליף משחק מכיוון שמוקשים יכולים להתקין צ'ילר בודד של 10-12 מגה-וואט במקום חבורה של צ'ילרים", אמר וסרמן."יחד עם זאת, אמוניה כחומר קירור ירוק מתאים היטב לשילובים של מדחסי בורג ומחלפי חום צלחות."
שיקולי אמוניה גובשו במפרטים ובתקני בטיחות עבור אמוניה לתעשיית הכרייה, כאשר Howden משחק תפקיד חשוב בתהליך התכנון.הם עודכנו ושולבו בחוק הדרום אפריקאי.
על הצלחה זו מעידה התקנת קיבולת קירור אמוניה של יותר מ-350 מגוואט על ידי תעשיית הכרייה של דרום אפריקה, הנחשבת לגדולה בעולם.
אבל החדשנות של האודן בדרום אפריקה לא נעצרה שם: ב-1985 הוסיפה החברה מכונת קרח עילי למגוון ההולך וגדל של מצנני מכרות.
מכיוון שאפשרויות קירור עילי ותת-קרקעיות מוגדלות או נחשבות יקרות מדי, מוקשים זקוקים לפתרון קירור חדש כדי להרחיב עוד יותר את הכרייה לרמות עמוקות יותר.
האודן התקינה את המפעל הראשון שלה לייצור קרח (דוגמה למטה) בשנת 1985 במכרה EPM (East Rand Proprietary Mine) מזרחית ליוהנסבורג, שיש לו קיבולת קירור כוללת של כ-40 מגה-וואט וקיבולת קרח של 4320 ט'/שעה.
בסיס הפעולה הוא היווצרות קרח על פני השטח והובלתו דרך המכרה אל סכר קרח תת קרקעי, שבו המים מסכר הקרח מופצים בתחנות קירור תת קרקעיות או משמשים כמי תהליך לקידוח בארות.לאחר מכן נשאב הקרח המומס בחזרה אל פני השטח.
היתרון העיקרי של מערכת מייצר קרח זו הוא עלויות השאיבה המופחתות, אשר מפחיתות את עלויות התפעול הכרוכות במערכות מים צוננים עיליים בכ-75-80%.זה מסתכם ב"אנרגיית הקירור האגורה במעברי הפאזות של מים", אמר וסרמן, והסביר כי ל-1 ק"ג לשנייה של קרח יש את אותה יכולת קירור כמו 4.5-5 ק"ג לשנייה של מים קפואים.
בשל "יעילות המיקום המעולה", ניתן לשמור על הסכר התת-קרקעי ב-2-5 מעלות צלזיוס כדי לשפר את הביצועים התרמיים של תחנת קירור האוויר התת-קרקעית, שוב למקסם את קיבולת הקירור.
יתרון נוסף לרלוונטיות המסוימת של תחנת כוח קרח בדרום אפריקה, מדינה הידועה בזכות רשת החשמל הלא יציבה שלה, הוא יכולתה של המערכת לשמש כשיטת אגירת חום, שבה קרח נוצר ומצטבר בסכרי קרח תת קרקעיים ובתקופות שיא..
היתרון האחרון הוביל לפיתוח פרויקט שותפות תעשייתי הנתמך על-ידי Eskom, במסגרתו חוקר האודן את השימוש ביצרניות קרח כדי להפחית את שיא הביקוש לחשמל, עם מקרי ניסוי ב-Mponeng וב-Moab Hotsong, המכרות התת-קרקעיים העמוקים בעולם.
"הקפאנו את הסכר בלילה (לאחר שעות) והשתמשנו במים ובקרח מומס כמקור קירור למכרה בשעות השיא", הסביר וסרמן."יחידות הקירור הבסיסיות כבויות בתקופות שיא, מה שמפחית את העומס על הרשת."
זה הוביל לפיתוח של מכונת קרח סוהר ב-Mponeng, שם השלים האודן את העבודה, כולל ציוד אזרחי, חשמלי ומכני עבור מכונת קרח של 12 MW, 120 ט'/שעה.
התוספות האחרונות לאסטרטגיית הקירור המרכזית של Mponeng כוללות קרח רך, מים מקוררים על פני השטח, מצנני אוויר עיליים (BACs) ומערכת קירור תת קרקעית.נוכחות במי המכרה של ריכוזים גבוהים של מלחים וכלורידים מומסים במהלך העבודה.
שפע הניסיון וההתמקדות של דרום אפריקה בפתרונות, לא רק במוצרים, ממשיכים לשנות את מערכות הקירור ברחבי העולם, הוא אומר.
כפי שציינה וסרמן, ככל שיותר ויותר מוקשים הולכים ומעמיקים יותר ויותר במכרות, קל לראות פתרונות כמו זה שנמצאים במקומות אחרים בעולם.
Meinhardt אמר: "האודן מייצאת את טכנולוגיית קירור המכרות העמוקות שלה לדרום אפריקה במשך עשרות שנים.לדוגמה, סיפקנו פתרונות קירור מכרות עבור מכרות זהב תת-קרקעיים בנבאדה עוד בשנות ה-90.
"טכנולוגיה מעניינת המשמשת בכמה מכרות דרום אפריקה היא אחסון קרח תרמי להעברת עומסים - אנרגיה תרמית מאוחסנת בסכרי קרח גדולים.קרח מיוצר בשעות השיא ומשמש בשעות השיא", אמר."באופן מסורתי, יחידות הקירור מתוכננות לטמפרטורת סביבה מקסימלית שיכולה להגיע לשלוש שעות ביום במהלך חודשי הקיץ.עם זאת, אם יש לך את היכולת לאגור אנרגיית קירור, אתה יכול להפחית את הקיבולת הזו".
"אם יש לך תוכנית עם תעריף שיא גבוה למדי ואתה רוצה לשדרג לתעריפים זולים יותר בתקופות שיא, הפתרונות האלה להכנת קרח יכולים להוות מקרה עסקי חזק", אמר."ההון הראשוני של המפעל יכול לקזז עלויות תפעול נמוכות יותר."
במקביל, BAC, שנמצא בשימוש במכרות דרום אפריקה כבר עשרות שנים, מקבל יותר ויותר חשיבות עולמית.
בהשוואה לעיצובי BAC מסורתיים, לדור האחרון של BACs יש יעילות תרמית גבוהה יותר מקודמיהם, מגבלות נמוכות יותר של טמפרטורת האוויר במכרה וטביעת רגל קטנה יותר.הם גם משלבים מודול קירור לפי דרישה (CoD) בפלטפורמת ה-Howden Ventsim CONTROL, אשר מתאימה אוטומטית את טמפרטורת האוויר בצווארון כדי להתאים לצרכים התת-קרקעיים.
במהלך השנה האחרונה, Howden סיפק שלושה BACs מהדור החדש ללקוחות בברזיל ובבורקינה פאסו.
כמו כן, מסוגלת החברה לייצר פתרונות מותאמים אישית לתנאי תפעול קשים;דוגמה עדכנית היא ההתקנה ה'ייחודית' של מקררי אמוניה BAC עבור OZ Minerals במכרה Carrapateena בדרום אוסטרליה.
"האודן התקין מעבים יבשים עם מדחסי אמוניה של Howden ומצנרי אוויר יבשים בלולאה סגורה באוסטרליה בהיעדר מים זמינים", אמר וסרמן על ההתקנה."בהתחשב בעובדה שמדובר בהתקנה 'יבשה' ולא במצנרי ריסוס פתוחים המותקנים במערכות מים, מצננים אלו מיועדים ליעילות מירבית".
החברה בוחנת כעת פתרון ניטור זמן פעולה עבור מפעל BAC יבשתי של 8 MW (בתמונה למטה) שתוכנן ונבנה במכרה Yaramoko Fortuna Silver (לשעבר Roxgold) בבורקינה פאסו.
המערכת, הנשלטת על ידי מפעל Howden ביוהנסבורג, מאפשרת לחברה לייעץ לגבי שיפורי יעילות ותחזוקה פוטנציאליים כדי לשמור על פעולתו האופטימלית של המפעל.יחידת ה-BAC במתחם הכרייה Caraiba ב-Ero Copper, ברזיל נועדה גם היא להשתמש בתכונה זו.
פלטפורמת Total Mine Ventilation Solutions (TMVS) ממשיכה לבנות מערכות יחסים ברות קיימא עם ערך מוסף והחברה תשיק שני מחקרי היתכנות אוורור לפי דרישה (VoD) במדינה ב-2021.
ממש על גבול זימבבואה, החברה עובדת על פרויקט שיאפשר וידאו על פי דרישה לדלתות אוטומטיות במכרות תת קרקעיים, שיאפשר להן להיפתח במרווחים משתנים ולספק בדיוק את הכמות הנכונה של אוויר קירור בהתאם לצרכים הספציפיים של הרכב.
הפיתוח הטכנולוגי הזה, תוך שימוש בתשתית כרייה זמינה ומקורות נתונים מהמדפים, יהווה חלק חשוב מהמוצרים העתידיים של Howden.
חוויית האודן בדרום אפריקה: למד כיצד לתכנן פתרונות קירור להתמודדות עם איכות מים ירודה במכרות הזהב העמוקים שלה, כיצד להפוך פתרונות יעילים ככל האפשר באנרגיה כדי למנוע בעיות ברשת וכיצד לעמוד בכמה מדרישות איכות האוויר המחמירות ביותר.דרישות טמפרטורה ובריאות תעסוקתית ברחבי העולם רגולציה - ימשיכו להשתלם למכרות ברחבי העולם.
International Mining Team Publishing Ltd 2 Claridge Court, Lower Kings Road Berkhamsted, Hertfordshire England HP4 2AF, UK