Салалық есептерге сәйкес, кеніш жыл сайын тереңдеп барады – 30 м.
Тереңдік артқан сайын желдету мен салқындату қажеттілігі де артады және Хоуден мұны Оңтүстік Африкадағы ең терең шахталармен жұмыс істеу тәжірибесінен біледі.
Хоуденді 1854 жылы Джеймс Хоуден Шотландияда теңіз инжинирингтік компания ретінде құрды және 1950 жылдары тау-кен өнеркәсібі мен энергетикалық саланың қажеттіліктерін қанағаттандыру үшін Оңтүстік Африкаға кірді.1960 жылдарға қарай компания елдің терең алтын кеніштерін жер астынан қауіпсіз және тиімді руданы алу үшін қажетті барлық желдету және салқындату жүйелерімен жабдықтауға көмектесті.
«Бастапқыда шахта тек салқындату әдісі ретінде желдетуді пайдаланды, бірақ тау-кен тереңдігі ұлғайған сайын шахтадағы өсіп келе жатқан жылу жүктемесінің орнын толтыру үшін механикалық салқындату қажет болды», - деді Тьюнес Вассерман, Howden шахталарын салқындату және компрессорлар бөлімінің басшысы IM.
Оңтүстік Африкадағы көптеген терең алтын кеніштері жер асты қызметкерлері мен жабдықтарын қажетті салқындату үшін жердің үстінде және астында Freon™ орталықтан тепкіш салқындатқыштарын орнатқан.
Вассерманның айтуынша, жағдайдың жақсарғанына қарамастан, жер асты машинасының жылуды тарату жүйесі қиындық тудырды, өйткені машинаның салқындату қабілеті температура мен шығарылатын ауаның мөлшерімен шектелген.Сонымен қатар, шахта суының сапасы осы ерте орталықтан тепкіш салқындатқыштарда қолданылатын құбырлы жылу алмастырғыштардың қатты ластануына әкелді.
Бұл мәселені шешу үшін шахталар жер бетінен суық ауаны айдай бастады.Бұл салқындату сыйымдылығын арттырса да, қажетті инфрақұрылым силостағы орынды алады және процесс энергияны да, энергияны да қажет етеді.
Осы мәселелерді шешу үшін шахталар салқындатылған су қондырғылары арқылы жерге жеткізілетін суық ауаның көлемін барынша арттырғысы келеді.
Бұл Хоуденді Оңтүстік Африкадағы шахталарда бұрыннан бар центрифугалық салқындатқыштардан кейін тандемде амин бұрандалы салқындатқыштарды енгізуге итермеледі.Бұл осы терең жерасты алтын кеніштеріне жеткізілетін салқындатқыш мөлшерінің қадамдық өзгеруіне әкеліп соқты, нәтижесінде жер үсті суларының орташа температурасы 6-8°С-тан 1°С-қа дейін төмендеді.Шахта тереңірек қабаттарға жеткізілетін салқындату көлемін айтарлықтай арттыра отырып, көпшілігі қазірдің өзінде орнатылған шахталық құбырдың бірдей инфрақұрылымын пайдалана алады.
WRV 510 енгізілгеннен кейін шамамен 20 жыл өткен соң, осы саладағы жетекші нарық ойыншысы Хоуден 510 мм роторы бар үлкен блокты бұрандалы компрессорды WRV 510 әзірледі.Ол сол кездегі нарықтағы ең үлкен бұрандалы компрессорлардың бірі болды және Оңтүстік Африканың терең шахталарын салқындату үшін қажет салқындатқыш модулінің өлшеміне сәйкес келді.
«Бұл ойынды өзгертуші, өйткені шахталар бірнеше салқындатқыштардың орнына бір 10-12 МВт салқындатқышты орната алады», - деді Вассерман.«Сонымен қатар, жасыл салқындатқыш ретінде аммиак бұрандалы компрессорлар мен пластиналық жылу алмастырғыштардың комбинациясы үшін өте қолайлы».
Аммиак мәселелері тау-кен өнеркәсібіне арналған аммиактың техникалық сипаттамалары мен қауіпсіздік стандарттарында ресімделді, бұл ретте Хоуден жобалау процесінде маңызды рөл атқарады.Олар жаңартылды және Оңтүстік Африка заңнамасына енгізілді.
Әлемдегі ең ірі деп саналатын Оңтүстік Африканың тау-кен өнеркәсібінің 350 МВт-тан астам аммиакты тоңазытқыш қуатын орнатуы осы табыстың дәлелі.
Бірақ Хоуденнің Оңтүстік Африкадағы инновациясы мұнымен тоқтап қалмады: 1985 жылы компания кен салқындатқыштарының өсіп келе жатқан ассортиментіне жер үсті мұз машинасын қосты.
Жер үсті және жер асты салқындату опциялары барынша жоғарылаған немесе тым қымбат болып саналатындықтан, шахталар тау-кен жұмыстарын тереңірек деңгейге дейін кеңейту үшін жаңа салқындату шешімін қажет етеді.
Хоуден өзінің алғашқы мұз өндіретін зауытын (төмендегі мысал) 1985 жылы Йоханнесбургтің шығысындағы EPM (East Rand меншікті шахтасында) орнатты, оның соңғы жалпы салқындату қуаты шамамен 40 МВт және мұз қуаты 4320 т/сағ.
Операцияның негізі - жер бетінде мұздың пайда болуы және оны шахта арқылы жер асты мұз бөгетіне тасымалдау, онда мұз бөгеті суы кейіннен жер асты салқындату станцияларында айналады немесе ұңғымаларды бұрғылау үшін технологиялық су ретінде пайдаланылады.Содан кейін еріген мұз қайтадан жер бетіне шығарылады.
Бұл мұздатқыш жүйесінің басты артықшылығы - су айдау шығындарын азайту, бұл жер үсті салқындатылған су жүйелерімен байланысты операциялық шығындарды шамамен 75-80%-ға азайтады.Бұл «судың фазалық ауысуларында жинақталған салқындату энергиясына» байланысты, - деді Вассерман, 1 кг/с мұздың 4,5-5 кг/с мұздатылған су сияқты салқындату қабілеті бар екенін түсіндірді.
«Жоғары орналасу тиімділігі» арқасында жер асты ауаны салқындату станциясының жылу өнімділігін жақсарту үшін жер асты бөгетін 2-5°C температурада ұстауға болады, бұл қайтадан салқындату мүмкіндігін барынша арттырады.
Тұрақсыз электр желісімен танымал Оңтүстік Африкадағы мұз электр станциясының ерекше өзектілігінің тағы бір артықшылығы - бұл жүйенің жер асты мұз бөгеттерінде және ең жоғары кезеңдерде мұз пайда болатын және жиналатын жылу сақтау әдісі ретінде пайдалану мүмкіндігі..
Соңғы артықшылық Eskom қолдайтын салалық серіктестік жобасын дамытуға әкелді, оның аясында Хоуден әлемдегі ең терең жерасты кеніштері Мпонэнг және Моаб Хосонгта сынақ жағдайларымен электр энергиясына ең жоғары сұранысты азайту үшін мұз жасағыштарды пайдалануды зерттейді.
«Біз бөгетті түнде (сағаттан кейін) қатырдық, ал ең жоғары уақытта шахта үшін салқындату көзі ретінде су мен еріген мұзды пайдаландық», - деп түсіндірді Вассерман.«Негізгі салқындату қондырғылары ең жоғары кезеңдерде өшіріледі, бұл тордағы жүктемені азайтады.»
Бұл Mponeng-те мұз машинасын әзірлеуге әкелді, онда Хоуден 12 МВт, 120 т/сағ мұз машинасына арналған азаматтық, электрлік және механикалық жабдықты қамтитын жұмысты аяқтады.
Mponeng негізгі салқындату стратегиясына соңғы толықтыруларға жұмсақ мұз, жер үсті салқындатылған су, жер үсті ауа салқындатқыштары (BAC) және жер асты салқындату жүйесі кіреді.жұмыс кезінде шахта суларында еріген тұздар мен хлоридтердің жоғары концентрациясының болуы.
Оңтүстік Африканың бай тәжірибесі мен өнімдерге ғана емес, шешімдерге назар аударуы бүкіл әлем бойынша тоңазытқыш жүйелерін өзгертуді жалғастыруда, дейді ол.
Вассерман атап өткендей, кеніштер тереңдеген сайын кеніштер кеңейген сайын, әлемнің басқа бөліктерінде де осындай шешімдерді табу оңай.
Мейнхардт: «Хоуден ондаған жылдар бойы терең шахталарды салқындату технологиясын Оңтүстік Африкаға экспорттап келеді.Мысалы, біз 1990 жылдары Невададағы жерасты алтын кеніштері үшін шахталарды салқындату ерітінділерін жеткізген болатынбыз.
«Оңтүстік Африканың кейбір шахталарында қолданылатын қызықты технология - бұл жүктемені тасымалдау үшін жылу мұзын сақтау - жылу энергиясы үлкен мұз бөгеттерінде сақталады.Мұз ең көп жұмыс істейтін уақытта өндіріліп, ең жоғары уақытта пайдаланылады», - деді ол.«Дәстүрлі түрде тоңазытқыш қондырғылар жаз айларында күніне үш сағатқа жететін ең жоғары қоршаған орта температурасына арналған.Дегенмен, сізде салқындату энергиясын сақтау мүмкіндігі болса, сіз бұл қуатты азайта аласыз ».
«Егер сізде жоғары қарқыны бар жоспарыңыз болса және қарбалас кезеңдерде арзанырақ тарифтерге жаңартқыңыз келсе, мұз жасаудың бұл шешімдері күшті бизнес жағдайын жасай алады», - деді ол.«Зауыттың бастапқы капиталы төменгі операциялық шығындарды өтей алады».
Сонымен қатар, Оңтүстік Африканың шахталарында ондаған жылдар бойы қолданылып келе жатқан BAC барған сайын жаһандық мәнге ие болуда.
Дәстүрлі BAC конструкцияларымен салыстырғанда, BAC-тың соңғы буыны алдыңғыларға қарағанда жоғары жылу тиімділігіне, шахтадағы ауа температурасының төменгі шегіне және кішірек ізге ие.Сондай-ақ, олар сұраныс бойынша салқындату (CoD) модулін Howden Ventsim CONTROL платформасына біріктіреді, ол жер қойнауының қажеттіліктерін қанағаттандыру үшін жағадағы ауа температурасын автоматты түрде реттейді.
Соңғы бір жылда Хоуден Бразилия мен Буркина-Фасодағы тұтынушыларға үш жаңа буын BAC жеткізді.
Компания сонымен қатар қиын жұмыс жағдайлары үшін теңшелген шешімдерді шығара алады;Жақында мысал ретінде Оңтүстік Австралиядағы Carrapateena кенішінде OZ Minerals үшін BAC аммиак салқындатқыштарының «бірегей» орнатылуы табылады.
Вассерман орнату туралы: «Хоуден Австралияда Ходен аммиак компрессорлары бар құрғақ конденсаторлар мен жабық контурлы құрғақ ауа салқындатқыштарын орнатты», - деді Вассерман.«Бұл су жүйелерінде орнатылған ашық шашыратқыш салқындатқыштар емес, «құрғақ» қондырғы екенін ескере отырып, бұл салқындатқыштар максималды тиімділікке арналған».
Қазіргі уақытта компания Буркина-Фасодағы Ярамоко Фортуна Күміс (бұрынғы Roxgold) кенішінде жобаланған және салынған 8 МВт құрлықтағы BAC қондырғысы (төменде көрсетілген) үшін жұмыс уақытын бақылау шешімін сынап жатыр.
Йоханнесбургтегі Хоуден зауыты басқаратын жүйе компанияға зауыттың оңтайлы жұмыс істеуін қамтамасыз ету үшін тиімділікті арттыру және техникалық қызмет көрсету туралы кеңес беруге мүмкіндік береді.Ero Copper, Бразилиядағы Караиба тау-кен кешеніндегі BAC қондырғысы да осы мүмкіндікті пайдалануға арналған.
Total Mine Ventilation Solutions (TMVS) платформасы тұрақты қосылған құнды қарым-қатынастарды құруды жалғастыруда және компания 2021 жылы елде екі сұраныс бойынша желдету (VoD) техникалық-экономикалық негіздемесін іске қосады.
Зимбабве шекарасында компания жерасты шахталарындағы автоматты есіктерге сұраныс бойынша бейне түсіруге мүмкіндік беретін жобамен жұмыс істеп жатыр, бұл оларды әртүрлі аралықтарда ашуға және көліктің нақты қажеттіліктеріне байланысты салқындатқыш ауаның дұрыс мөлшерін қамтамасыз етуге мүмкіндік береді.
Қолданыстағы тау-кен инфрақұрылымын және дайын деректер көздерін пайдалана отырып, бұл технологияны әзірлеу Ходеннің болашақ өнімдерінің маңызды бөлігі болады.
Оңтүстік Африкадағы Хоуден тәжірибесі: терең алтын кеніштеріндегі су сапасының нашарлығымен күресу үшін салқындату шешімдерін қалай жасау керектігін, желі проблемаларын болдырмау үшін шешімдерді мүмкіндігінше энергияны тиімді етуді және ауа сапасына қойылатын ең қатаң талаптарды қалай орындау керектігін біліңіз.Дүние жүзіндегі температура мен еңбек гигиенасына қойылатын талаптар Регламент – бүкіл әлем бойынша шахталар үшін өтеуді жалғастырады.
International Mining Team Publishing Ltd 2 Claridge Court, Lower Kings Road Berkhamsted, Hertfordshire Англия HP4 2AF, Ұлыбритания