Saskaņā ar nozares ziņojumiem, raktuves katru gadu kļūst dziļākas – par 30 m.
Pieaugot dziļumam, pieaug arī nepieciešamība pēc ventilācijas un dzesēšanas, un Hovdens to zina no pieredzes, strādājot ar dziļākajām raktuvēm Dienvidāfrikā.
Uzņēmumu Howden 1854. gadā Skotijā dibināja Džeimss Hovdens kā kuģu inženierijas uzņēmumu, un tas ienāca Dienvidāfrikā 20. gadsimta 50. gados, lai apkalpotu kalnrūpniecības un enerģētikas nozares. Līdz 20. gadsimta 60. gadiem uzņēmums palīdzēja aprīkot valsts dziļās zelta raktuves ar visām ventilācijas un dzesēšanas sistēmām, kas nepieciešamas, lai droši un efektīvi iegūtu rūdu kilometru dziļumā pazemē.
“Sākotnēji raktuvēs kā dzesēšanas metodi tika izmantota tikai ventilācija, bet, palielinoties ieguves dziļumam, bija nepieciešama mehāniskā dzesēšana, lai kompensētu pieaugošo siltuma slodzi raktuvēs,” IM pastāstīja Howden raktuvju dzesēšanas un kompresoru nodaļas vadītājs Teuness Vasermans.
Daudzās dziļās zelta raktuvēs Dienvidāfrikā virs un zem zemes ir uzstādīti Freon™ centrbēdzes dzesētāji, lai nodrošinātu nepieciešamo dzesēšanu pazemes personālam un aprīkojumam.
Neskatoties uz esošās situācijas uzlabošanos, pazemes mašīnas siltuma izkliedes sistēma izrādījās problemātiska, jo mašīnas dzesēšanas jaudu ierobežoja temperatūra un pieejamā izplūdes gaisa daudzums, sacīja Vasermans. Tajā pašā laikā raktuvju ūdens kvalitāte izraisīja nopietnu cauruļu un apvalku siltummaiņu piesārņojumu, ko izmantoja šajos agrīnajos centrbēdzes dzesētājos.
Lai atrisinātu šo problēmu, raktuves sāka sūknēt aukstu gaisu no virsmas uz zemi. Lai gan tas palielina dzesēšanas jaudu, nepieciešamā infrastruktūra aizņem vietu silosā, un process ir gan enerģijas, gan enerģijas ietilpīgs.
Lai risinātu šīs problēmas, raktuves vēlas maksimāli palielināt aukstā gaisa daudzumu, kas tiek novadīts uz zemes, izmantojot atdzesēta ūdens iekārtas.
Tas pamudināja Howden ieviest aminoskābes skrūvju dzesētājus Dienvidāfrikas raktuvēs, vispirms tandēmā pēc esošajiem virszemes centrbēdzes dzesētājiem. Tas ir novedis pie pakāpeniskām izmaiņām dzesēšanas šķidruma daudzumā, ko var piegādāt šīm dziļajām pazemes zelta raktuvēm, kā rezultātā vidējā virszemes ūdens temperatūra ir samazinājusies no 6–8 °C līdz 1 °C. Raktuves var izmantot to pašu raktuvju cauruļvadu infrastruktūru, no kurām daudzas jau ir uzstādītas, vienlaikus ievērojami palielinot dzesēšanas daudzumu, kas tiek piegādāts dziļākiem slāņiem.
Aptuveni 20 gadus pēc WRV 510 ieviešanas tirgū Howden, vadošais tirgus dalībnieks šajā jomā, izstrādāja WRV 510 — liela bloka skrūves kompresoru ar 510 mm rotoru. Tas bija viens no lielākajiem skrūves kompresoriem tirgū tajā laikā un atbilda dzesēšanas moduļa izmēram, kas nepieciešams, lai atdzesētu šīs dziļās Dienvidāfrikas raktuves.
“Tas maina spēles noteikumus, jo raktuvēs var uzstādīt vienu 10–12 MW dzesētāju, nevis vairākus dzesētājus,” sacīja Vasermans. “Tajā pašā laikā amonjaks kā videi draudzīgs dzesētājviela ir labi piemērota skrūvkompresoru un plākšņu siltummaiņu kombinācijām.”
Amonjaka apsvērumi tika formalizēti specifikācijās un drošības standartos amonjakam kalnrūpniecības nozarē, un Howdenam bija svarīga loma projektēšanas procesā. Tie ir atjaunināti un iekļauti Dienvidāfrikas tiesību aktos.
Šos panākumus apliecina Dienvidāfrikas kalnrūpniecības nozares, kas tiek uzskatīta par lielāko pasaulē, uzstādītā amonjaka saldēšanas jauda pārsniedz 350 MW.
Taču Howden inovācijas Dienvidāfrikā ar to neapstājās: 1985. gadā uzņēmums savam augošajam raktuvju dzesētāju klāstam pievienoja virsmas ledus mašīnu.
Tā kā virszemes un pazemes dzesēšanas iespējas tiek maksimāli izmantotas vai tiek uzskatītas par pārāk dārgām, raktuvēm ir nepieciešams jauns dzesēšanas risinājums, lai vēl vairāk paplašinātu ieguvi dziļākos līmeņos.
Howden savu pirmo ledus ražošanas rūpnīcu (piemērs zemāk) uzstādīja 1985. gadā EPM (East Rand patentētajā raktuvē) uz austrumiem no Johannesburgas, kuras kopējā dzesēšanas jauda ir aptuveni 40 MW un ledus jauda — 4320 t/h.
Darbības pamatā ir ledus veidošanās uz virsmas un tā transportēšana caur raktuvi uz pazemes ledus aizsprostu, kur ūdens no ledus aizsprosta pēc tam tiek cirkulēts pazemes dzesēšanas stacijās vai izmantots kā tehnoloģiskais ūdens urbumu urbšanai. Izkusušais ledus pēc tam tiek atsūknēts atpakaļ virszemē.
Šīs ledus automāta sistēmas galvenā priekšrocība ir samazinātās sūknēšanas izmaksas, kas par aptuveni 75–80 % samazina virszemes dzesēšanas ūdens sistēmu ekspluatācijas izmaksas. Tas ir saistīts ar ūdens fāžu pārejās uzkrāto “dzesēšanas enerģiju”, sacīja Vasermans, paskaidrojot, ka 1 kg/s ledus dzesēšanas jauda ir tāda pati kā 4,5–5 kg/s sasaluša ūdens.
Pateicoties "augstajai pozicionēšanas efektivitātei", pazemes aizsprostu var uzturēt 2–5 °C temperatūrā, lai uzlabotu pazemes gaisa dzesēšanas stacijas termisko veiktspēju, atkal maksimāli palielinot dzesēšanas jaudu.
Vēl viena ledus elektrostacijas īpašās nozīmes priekšrocība Dienvidāfrikā, valstī, kas pazīstama ar savu nestabilo elektrotīklu, ir sistēmas spēja izmantot kā siltuma uzkrāšanas metodi, kur ledus tiek radīts un uzkrāts pazemes ledus dambjos un pīķa periodos.
Pēdējais ieguvums ir novedis pie Eskom atbalstīta nozares partnerības projekta izstrādes, kura ietvaros Howden pēta ledus veidotāju izmantošanu, lai samazinātu maksimālo elektroenerģijas pieprasījumu, veicot testa gadījumus Mponengā un Moab Hotsongā, kas ir pasaulē dziļākās pazemes raktuves.
“Mēs naktī (pēc darba laika) iesaldējām aizsprostu un pīķa stundās izmantojām ūdeni un izkausētu ledu kā dzesēšanas avotu raktuvei,” skaidroja Vasermans. “Pamata dzesēšanas iekārtas pīķa stundās ir izslēgtas, kas samazina tīkla slodzi.”
Tas noveda pie gatavas ledus mašīnas izstrādes Mponengā, kur Howden pabeidza darbus, tostarp civilo, elektrisko un mehānisko aprīkojumu 12 MW, 120 t/h ledus mašīnai.
Jaunākie papildinājumi Mponengas galvenajai dzesēšanas stratēģijai ietver mīksto ledu, virszemes atdzesētu ūdeni, virszemes gaisa dzesētājus (BAC) un pazemes dzesēšanas sistēmu. paaugstināta izšķīdušo sāļu un hlorīdu koncentrācija raktuvju ūdeņos darba laikā.
Viņš saka, ka Dienvidāfrikas plašā pieredze un koncentrēšanās uz risinājumiem, ne tikai uz produktiem, turpina pārveidot saldēšanas sistēmas visā pasaulē.
Kā minēja Vasermans, tā kā arvien vairāk raktuvju nonāk dziļāk un tajās ir vairāk vietas, ir viegli redzēt šādus risinājumus arī citās pasaules daļās.
Meinhards teica: “Howden jau gadu desmitiem eksportē savu dziļo raktuvju dzesēšanas tehnoloģiju uz Dienvidāfriku. Piemēram, mēs piegādājām raktuvju dzesēšanas risinājumus pazemes zelta raktuvēm Nevadas štatā jau 20. gs. deviņdesmitajos gados.”
“Interesanta tehnoloģija, ko izmanto dažās Dienvidāfrikas raktuvēs, ir termiskā ledus uzglabāšana slodzes pārnešanai – siltumenerģija tiek uzglabāta lielos ledus dambjos. Ledus tiek ražots pīķa stundās un izmantots pīķa stundās,” viņš teica. “Tradicionāli saldēšanas iekārtas ir paredzētas maksimālajai apkārtējās vides temperatūrai, kas vasaras mēnešos var sasniegt trīs stundas dienā. Tomēr, ja jums ir iespēja uzglabāt dzesēšanas enerģiju, jūs varat samazināt šo jaudu.”
“Ja jums ir plāns ar diezgan augstu maksimālās slodzes tarifu un vēlaties pāriet uz lētākiem tarifiem ārpus maksimālās slodzes periodiem, šie ledus ražošanas risinājumi var būt spēcīgs biznesa pamatojums,” viņš teica. “Sākotnējais kapitāls rūpnīcai var kompensēt zemākas ekspluatācijas izmaksas.”
Vienlaikus BAC, kas Dienvidāfrikas raktuvēs tiek izmantota jau gadu desmitiem, iegūst arvien lielāku globālu nozīmi.
Salīdzinot ar tradicionālajiem BAC modeļiem, jaunākās paaudzes BAC modeļiem ir augstāka termiskā efektivitāte nekā to priekšgājējiem, zemāki raktuvju gaisa temperatūras ierobežojumi un mazāks izmērs. Howden Ventsim CONTROL platformā ir integrēts arī dzesēšanas pēc pieprasījuma (CoD) modulis, kas automātiski pielāgo apkakles gaisa temperatūru atbilstoši pazemes vajadzībām.
Pēdējā gada laikā Howden ir piegādājis trīs jaunas paaudzes BAC klientiem Brazīlijā un Burkinafaso.
Uzņēmums spēj arī radīt pielāgotus risinājumus sarežģītiem ekspluatācijas apstākļiem; nesens piemērs ir “unikāla” BAC amonjaka dzesētāju uzstādīšana OZ Minerals Carrapateena raktuvēs Dienvidaustrālijā.
“Howden Austrālijā uzstādīja sausos kondensatorus ar Howden amonjaka kompresoriem un slēgtas cilpas sausā gaisa dzesētājiem, ja nebija pieejams ūdens,” par uzstādīšanu sacīja Vasermans. “Ņemot vērā, ka šī ir “sausā” iekārta, nevis atvērta tipa smidzināšanas dzesētāji, kas uzstādīti ūdens sistēmās, šie dzesētāji ir paredzēti maksimālai efektivitātei.”
Uzņēmums pašlaik testē darbības laika uzraudzības risinājumu 8 MW sauszemes BAC stacijai (attēlā zemāk), kas projektēta un uzbūvēta Yaramoko Fortuna Silver (agrāk Roxgold) raktuvēs Burkinafaso.
Sistēma, ko kontrolē Howden rūpnīca Johannesburgā, ļauj uzņēmumam sniegt konsultācijas par iespējamiem efektivitātes uzlabojumiem un apkopi, lai rūpnīca darbotos optimāli. Arī BAC iekārta Caraiba kalnrūpniecības kompleksā Ero Copper, Brazīlijā, ir paredzēta šīs funkcijas izmantošanai.
Total Mine Ventilation Solutions (TMVS) platforma turpina veidot ilgtspējīgas pievienotās vērtības attiecības, un uzņēmums 2021. gadā valstī uzsāks divus ventilācijas pēc pieprasījuma (VoD) priekšizpētes darbus.
Tieši uz Zimbabves robežas uzņēmums strādā pie projekta, kas nodrošinās video pēc pieprasījuma pārraidi pazemes raktuvju automātiskajām durvīm, ļaujot tām atvērties dažādos intervālos un nodrošināt tieši nepieciešamo dzesēšanas gaisa daudzumu atkarībā no transportlīdzekļa īpašajām vajadzībām.
Šī tehnoloģiju attīstība, izmantojot esošo pieejamo ieguves infrastruktūru un standarta datu avotus, būs svarīga Howden nākotnes produktu sastāvdaļa.
Howden pieredze Dienvidāfrikā: Uzziniet, kā izstrādāt dzesēšanas risinājumus, lai tiktu galā ar sliktu ūdens kvalitāti tā dziļajās zelta raktuvēs, kā padarīt risinājumus pēc iespējas energoefektīvākus, lai izvairītos no tīkla problēmām, un kā izpildīt dažas no stingrākajām gaisa kvalitātes prasībām. Temperatūras un arodslimību regulēšana – turpinās atmaksāties raktuvēm visā pasaulē.
International Mining Team Publishing Ltd 2 Claridge Court, Lower Kings Road Berkhamsted, Hertfordshire, Anglija HP4 2AF, Apvienotā Karaliste