Pramonės ataskaitose teigiama, kad kasykla kasmet gilėja – 30 m.
Didėjant gyliui, didėja ir vėdinimo bei vėsinimo poreikis, ir Howdenas tai žino iš patirties dirbdamas su giliausiomis Pietų Afrikos kasyklomis.
„Howden“ 1854 m. Škotijoje įkūrė Jamesas Howdenas kaip laivų inžinerijos įmonę, o šeštajame dešimtmetyje ji pradėjo veiklą Pietų Afrikoje, siekdama patenkinti kasybos ir energetikos pramonės poreikius. Iki septintojo dešimtmečio įmonė padėjo aprūpinti šalies giluminius aukso kasyklas visomis vėdinimo ir aušinimo sistemomis, reikalingomis saugiai ir efektyviai išgauti rūdą po žeme.
„Iš pradžių kasykloje kaip aušinimo metodas buvo naudojama tik ventiliacija, tačiau didėjant kasybos gyliui, reikėjo mechaninio aušinimo, kad būtų kompensuota didėjanti šilumos apkrova kasykloje“, – IM sakė Teunesas Wassermanas, „Howden“ kasyklų aušinimo ir kompresorių skyriaus vadovas.
Daugelyje giluminių aukso kasyklų Pietų Afrikoje yra įrengti išcentriniai „Freon™“ aušintuvai virš žemės ir po žeme, kad būtų užtikrintas reikiamas aušinimas požeminiam personalui ir įrangai.
Nepaisant pagerėjusios būklės, požeminės mašinos šilumos išsklaidymo sistema pasirodė esanti problemiška, nes mašinos aušinimo pajėgumą ribojo temperatūra ir ištraukiamo oro kiekis, sakė Wassermanas. Tuo pačiu metu dėl prastos kasyklų vandens kokybės smarkiai užsiteršė šiuose ankstyvuosiuose išcentriniuose aušintuvuose naudojami vamzdiniai šilumokaičiai.
Siekdamos išspręsti šią problemą, kasyklos pradėjo pumpuoti šaltą orą iš paviršiaus į žemę. Nors tai padidina aušinimo pajėgumą, reikalinga infrastruktūra užima vietą silosuose, o procesas yra daug energijos ir energijos reikalaujantis.
Siekdamos išspręsti šias problemas, kasyklos nori maksimaliai padidinti šalto oro kiekį, tiekiamą į žemę per atšaldyto vandens įrenginius.
Tai paskatino „Howden“ Pietų Afrikos kasyklose pradėti naudoti amino sraigtinius aušintuvus, pirmiausia kartu su esamais paviršiniais išcentriniais aušintuvais. Tai lėmė laipsnišką aušinimo skysčio, tiekiamo į šias giliai požemines aukso kasyklas, kiekio pokytį, todėl vidutinė paviršinio vandens temperatūra sumažėjo nuo 6–8 °C iki 1 °C. Kasykla gali naudoti tą pačią kasyklos vamzdynų infrastruktūrą, kurios daugelis jau yra įrengtos, tuo pačiu žymiai padidinant į gilesnius sluoksnius tiekiamo aušinimo kiekį.
Maždaug po 20 metų nuo „WRV 510“ pristatymo „Howden“, pirmaujanti rinkos žaidėja šioje srityje, sukūrė „WRV 510“ – didelį sraigtinį kompresorių su 510 mm rotoriumi. Tuo metu tai buvo vienas didžiausių sraigtinių kompresorių rinkoje ir atitiko aušinimo modulio dydį, reikalingą gilioms Pietų Afrikos kasykloms aušinti.
„Tai keičia žaidimo taisykles, nes kasyklose galima įrengti vieną 10–12 MW aušintuvą, o ne daugybę aušintuvų“, – teigė Wassermanas. „Be to, amoniakas kaip ekologiškas šaltnešis puikiai tinka sraigtinių kompresorių ir plokštelinių šilumokaičių deriniams.“
Amoniako aspektai buvo įforminti kasybos pramonei skirto amoniako specifikacijose ir saugos standartuose, o Howden atliko svarbų vaidmenį projektavimo procese. Jie buvo atnaujinti ir įtraukti į Pietų Afrikos Respublikos įstatymus.
Šią sėkmę įrodo tai, kad Pietų Afrikos kasybos pramonė, kuri laikoma didžiausia pasaulyje, įrengė daugiau nei 350 MW amoniako šaldymo pajėgumų.
Tačiau „Howden“ inovacijos Pietų Afrikoje tuo nesibaigė: 1985 m. bendrovė prie savo augančio kasyklų aušintuvų asortimento pridėjo paviršinio ledo gaminimo aparatą.
Kadangi paviršinio ir požeminio aušinimo galimybės yra maksimaliai išnaudotos arba laikomos per brangiomis, kasykloms reikia naujo aušinimo sprendimo, kad būtų galima dar labiau išplėsti kasybą į gilesnius lygius.
„Howden“ savo pirmąją ledo gamybos gamyklą (pavyzdys pateiktas žemiau) įrengė 1985 m. EPM (East Rand patentuotoje kasykloje) į rytus nuo Johanesburgo, kurios bendra aušinimo galia yra apie 40 MW, o ledo gamybos pajėgumas – 4320 t/h.
Šio proceso pagrindas – ledo susidarymas paviršiuje ir jo transportavimas per kasyklą į požeminę ledo užtvanką, iš kurios vanduo cirkuliuoja požeminėse aušinimo stotyse arba naudojamas kaip technologinis vanduo gręžiniams gręžti. Ištirpęs ledas tada pumpuojamas atgal į paviršių.
Pagrindinis šios ledo generatoriaus sistemos privalumas yra sumažintos pumpavimo išlaidos, kurios maždaug 75–80 % sumažina paviršinio aušinimo vandens sistemų eksploatavimo išlaidas. Tai lemia būdinga „vandens fazinių virsmų metu sukaupta aušinimo energija“, – teigė Wassermanas, aiškindamas, kad 1 kg/s ledo turi tokį patį aušinimo pajėgumą kaip 4,5–5 kg/s užšalusio vandens.
Dėl „aukščiausio padėties nustatymo efektyvumo“ požeminėje užtvankoje galima palaikyti 2–5 °C temperatūrą, taip pagerinant požeminės oro aušinimo stoties šiluminį našumą ir vėlgi maksimaliai padidinant aušinimo pajėgumą.
Dar vienas ledo jėgainės Pietų Afrikoje, šalyje, garsėjančioje nestabiliu elektros tinklu, ypatingo svarbos privalumas yra sistemos gebėjimas naudoti kaip šilumos kaupimo metodą, kai ledas susidaro ir kaupiamas požeminėse ledo užtvankose ir piko metu.
Pastaroji nauda paskatino sukurti „Eskom“ remiamą pramonės partnerystės projektą, pagal kurį „Howden“ tiria ledo generatorių naudojimą siekiant sumažinti didžiausią elektros energijos paklausą, atlikdama bandymus Mponenge ir Moab Hotsonge – giliausiose pasaulyje požeminėse kasyklose.
„Užšaldėme užtvanką naktį (po darbo valandų) ir piko valandomis kaip aušinimo šaltinį naudojome vandenį bei ištirpusį ledą“, – aiškino Wassermanas. „Piko metu baziniai aušinimo įrenginiai yra išjungti, todėl sumažėja tinklo apkrova.“
Tai paskatino sukurti „iki rakto“ tipo ledo gamybos mašiną Mponenge, kur Howdenas atliko darbus, įskaitant civilinę, elektros ir mechaninę 12 MW, 120 t/h ledo gamybos mašinos įrangą.
Naujausi Mponengo pagrindinės aušinimo strategijos papildymai: minkštas ledas, paviršinis atšaldytas vanduo, paviršiniai oro aušintuvai (BAC) ir požeminė aušinimo sistema. padidėjusi ištirpusių druskų ir chloridų koncentracija kasyklų vandenyje darbo metu.
Pasak jo, Pietų Afrikos patirtis ir dėmesys sprendimams, o ne tik produktams, ir toliau keičia šaldymo sistemas visame pasaulyje.
Kaip minėjo Wassermanas, vis daugiau kasyklų eina giliau ir jose atsiranda daugiau vietos, todėl lengva pamatyti tokius sprendimus ir kitose pasaulio dalyse.
Meinhardtas teigė: „Howden jau dešimtmečius eksportuoja savo giluminio kasyklos aušinimo technologijas į Pietų Afriką. Pavyzdžiui, dar 10-ajame dešimtmetyje tiekėme kasyklų aušinimo sprendimus požeminėms aukso kasykloms Nevadoje.“
„Įdomi technologija, naudojama kai kuriose Pietų Afrikos kasyklose, yra terminio ledo kaupimas kroviniui perkelti – šiluminė energija kaupiama didelėse ledo užtvankose. Ledas gaminamas piko valandomis ir naudojamas piko valandomis“, – sakė jis. „Tradiciškai šaldymo įrenginiai yra suprojektuoti taip, kad maksimali aplinkos temperatūra vasaros mėnesiais gali siekti tris valandas per dieną. Tačiau jei turite galimybę kaupti aušinimo energiją, galite sumažinti šią galią.“
„Jei turite planą su gana dideliu piko tarifu ir norite jį pakeisti į pigesnius ne piko metu, šie ledo gamybos sprendimai gali būti geras verslo planas“, – sakė jis. „Pradinis gamyklos kapitalas gali kompensuoti mažesnes eksploatavimo išlaidas.“
Tuo pačiu metu BAC, kuri Pietų Afrikos kasyklose naudojama jau dešimtmečius, įgauna vis didesnę pasaulinę reikšmę.
Palyginti su tradiciniais BAC modeliais, naujausios kartos BAC pasižymi didesniu šiluminiu efektyvumu nei jų pirmtakai, mažesnėmis šachtų oro temperatūros ribomis ir mažesniu plotu. Juose taip pat integruotas aušinimo pagal poreikį (CoD) modulis į „Howden Ventsim CONTROL“ platformą, kuri automatiškai reguliuoja apykaklės oro temperatūrą, kad ji atitiktų požeminius poreikius.
Per pastaruosius metus „Howden“ pristatė tris naujos kartos BAC klientams Brazilijoje ir Burkina Fase.
Įmonė taip pat gali gaminti individualius sprendimus sudėtingoms eksploatavimo sąlygoms; neseniai atliktas pavyzdys – unikalus BAC amoniako aušintuvų įrengimas „OZ Minerals“ Carrapateena kasykloje Pietų Australijoje.
„Howden“ Australijoje, neturėdama vandens, įrengė sausus kondensatorius su „Howden“ amoniako kompresoriais ir uždaros grandinės sauso oro aušintuvais“, – apie įrengimą sakė Wassermanas. „Atsižvelgiant į tai, kad tai yra „sausas“ įrengimas, o ne atviri purškimo aušintuvai, montuojami vandens sistemose, šie aušintuvai sukurti maksimaliam efektyvumui.“
Šiuo metu bendrovė testuoja 8 MW sausumos BAC jėgainės (pavaizduota žemiau), suprojektuotos ir pastatytos Yaramoko Fortuna Silver (anksčiau Roxgold) kasykloje Burkina Fase, veikimo laiko stebėjimo sprendimą.
Sistema, valdoma Howdeno gamyklos Johanesburge, leidžia įmonei konsultuoti dėl galimų efektyvumo didinimo ir priežiūros darbų, kad gamykla veiktų optimaliai. BAC įrenginys Caraiba kasybos komplekse Ero Copper mieste, Brazilijoje, taip pat suprojektuotas taip, kad galėtų naudoti šią funkciją.
„Total Mine Ventilation Solutions“ (TMVS) platforma toliau kuria tvarius pridėtinės vertės santykius, o bendrovė 2021 m. šalyje pradės dvi vėdinimo pagal poreikį (VoD) galimybių studijas.
Prie pat Zimbabvės sienos bendrovė dirba su projektu, kuris įgalins vaizdo įrašų pagal pareikalavimą transliacijas į požemines kasyklose esančias automatines duris, leisdamas joms atsidaryti įvairiais intervalais ir tiekti reikiamą aušinimo oro kiekį, atsižvelgiant į konkrečius transporto priemonės poreikius.
Ši technologijų plėtra, naudojant esamą kasybos infrastruktūrą ir standartinius duomenų šaltinius, bus svarbi būsimų „Howden“ produktų dalis.
„Howden“ patirtis Pietų Afrikoje: sužinokite, kaip projektuoti aušinimo sprendimus, skirtus prastos vandens kokybės problemoms spręsti giliosiose aukso kasyklose, kaip kuo efektyviau naudoti energiją, kad būtų išvengta tinklo problemų, ir kaip atitikti griežčiausius oro kokybės reikalavimus. Temperatūros ir darbuotojų sveikatos reglamentavimas – ir toliau atsipirks kasykloms visame pasaulyje.
„International Mining Team Publishing Ltd“, 2 Claridge Court, Lower Kings Road, Berkhamsted, Hertfordšyras, Anglija, HP4 2AF, JK