Gruvan blir djupare för varje år – 30 m, enligt industrirapporter.
I takt med att djupet ökar ökar också behovet av ventilation och kyla, och Howden vet detta av erfarenhet av att arbeta med de djupaste gruvorna i Sydafrika.
Howden grundades 1854 av James Howden i Skottland som ett marinteknikföretag och gick in i Sydafrika på 1950-talet för att tillgodose behoven hos gruv- och kraftindustrin.På 1960-talet hjälpte företaget till att utrusta landets djupa guldgruvor med alla ventilations- och kylsystem som behövdes för att säkert och effektivt utvinna malmmil under jord.
"Initialt använde gruvan bara ventilation som en kylningsmetod, men när gruvdjupet ökade krävdes mekanisk kylning för att kompensera för den växande värmebelastningen i gruvan", säger Teunes Wasserman, chef för Howdens Mine Cooling and Compressors-division, till IM.
Många djupa guldgruvor i Sydafrika har installerat Freon™ centrifugalkylare över och under jord för att ge den nödvändiga kylningen för underjordisk personal och utrustning.
Trots förbättringen av status quo visade sig den underjordiska maskinens värmeavledningssystem vara problematiskt, eftersom maskinens kylkapacitet begränsades av temperatur och mängden tillgänglig frånluftsluft, sa Wasserman.Samtidigt orsakade gruvvattnets kvalitet allvarlig nedsmutsning av skal-och-rörvärmeväxlarna som användes i dessa tidiga centrifugalkylare.
För att lösa detta problem började gruvorna pumpa kall luft från ytan till marken.Samtidigt som detta ökar kylkapaciteten tar den nödvändiga infrastrukturen plats i silon och processen är både energi- och energikrävande.
För att lösa dessa problem vill gruvor maximera mängden kall luft som förs till marken genom kylda vattenenheter.
Detta fick Howden att introducera aminoskruvkylare i gruvor i Sydafrika, först i tandem efter befintliga ytcentrifugalkylare.Detta har lett till en stegvis förändring av mängden kylvätska som kan tillföras dessa djupa underjordiska guldgruvor, vilket resulterat i en minskning av den genomsnittliga ytvattentemperaturen från 6-8°C till 1°C.Gruvan kan använda samma infrastruktur för gruvledningar, av vilka många redan är installerade, samtidigt som mängden kylning som levereras till djupare lager avsevärt ökar.
Ungefär 20 år efter introduktionen av WRV 510 utvecklade Howden, en ledande marknadsaktör på området, WRV 510, en stor blockskruvkompressor med en 510 mm rotor.Det var en av de största skruvkompressorerna på marknaden vid den tiden och matchade storleken på kylmodulen som behövdes för att kyla de djupa sydafrikanska gruvorna.
"Det här är en game changer eftersom gruvor kan installera en enda 10-12 MW kylare istället för en massa kylare," sa Wasserman."Samtidigt är ammoniak som grönt köldmedium väl lämpat för kombinationer av skruvkompressorer och plattvärmeväxlare."
Ammoniaköverväganden formaliserades i specifikationer och säkerhetsstandarder för ammoniak för gruvindustrin, där Howden spelade en viktig roll i designprocessen.De har uppdaterats och införlivats i sydafrikansk lag.
Denna framgång bevisas av installationen av mer än 350 MW ammoniakkylkapacitet av Sydafrikas gruvindustri, som anses vara den största i världen.
Men Howdens innovation i Sydafrika stannade inte där: 1985 lade företaget till en ytismaskin till sitt växande utbud av gruvkylare.
Eftersom alternativen för yt- och underjordisk kylning är maximerade eller anses vara för dyra, är gruvor i behov av en ny kyllösning för att ytterligare utöka gruvdriften till djupare nivåer.
Howden installerade sin första istillverkningsanläggning (exempel nedan) 1985 vid EPM (East Rand Proprietary Mine) öster om Johannesburg, som har en slutlig total kylkapacitet på cirka 40 MW och en iskapacitet på 4320 t/h.
Grunden för verksamheten är bildandet av is på ytan och transporterar den genom gruvan till en underjordisk isdamm, där vattnet från isdammen sedan cirkuleras i underjordiska kylstationer eller används som processvatten för borrning av brunnar.Den smälta isen pumpas sedan tillbaka till ytan.
Den största fördelen med detta ismaskinssystem är de minskade pumpkostnaderna, som minskar driftskostnaderna för ytkylt vattensystem med cirka 75-80 %.Det handlar om den inneboende "kylningsenergin som lagras i fasövergångarna i vatten," sa Wasserman och förklarade att 1 kg/s is har samma kylkapacitet som 4,5-5 kg/s fruset vatten.
På grund av den "överlägsna positioneringseffektiviteten" kan den underjordiska dammen hållas vid 2-5°C för att förbättra den termiska prestandan hos den underjordiska luftkylningsstationen, vilket återigen maximerar kylkapaciteten.
En annan fördel med den särskilda relevansen av ett iskraftverk i Sydafrika, ett land känt för sitt instabila elnät, är systemets förmåga att användas som en värmelagringsmetod, där is skapas och ackumuleras i underjordiska isdammar och under högsäsong..
Den senare fördelen har lett till utvecklingen av ett Eskom-stödt industripartnerskapsprojekt under vilket Howden undersöker användningen av ismaskiner för att minska efterfrågan på elektricitet, med testfall vid Mponeng och Moab Hotsong, världens djupaste underjordiska gruvor.
"Vi frös dammen på natten (efter timmar) och använde vatten och smält is som en kylkälla för gruvan under rusningstid", förklarade Wasserman."Basiskylaggregaten är avstängda under rusningsperioder, vilket minskar belastningen på nätet."
Detta ledde till utvecklingen av en nyckelfärdig ismaskin vid Mponeng, där Howden slutförde arbetet inklusive civil, elektrisk och mekanisk utrustning för en 12 MW, 120 t/h ismaskin.
Nya tillägg till Mponengs kärnkylningsstrategi inkluderar mjukis, ytkylt vatten, ytluftkylare (BAC) och ett underjordiskt kylsystem.förekomsten i gruvvattnet av förhöjda koncentrationer av lösta salter och klorider under arbetet.
Sydafrikas stora erfarenhet och fokus på lösningar, inte bara produkter, fortsätter att förändra kylsystem runt om i världen, säger han.
Som Wasserman nämnde, eftersom fler och fler gruvor går djupare och mer utrymme i gruvor, är det lätt att se lösningar som denna som finns i andra delar av världen.
Meinhardt sa: "Howden har exporterat sin kylningsteknik för djupgruvor till Sydafrika i decennier.Till exempel levererade vi gruvkylningslösningar för underjordiska guldgruvor i Nevada redan på 1990-talet.
"En intressant teknik som används i vissa sydafrikanska gruvor är lagring av termisk is för lastöverföring – termisk energi lagras i stora isdammar.Is produceras under rusningstid och används under rusningstid, sa han."Traditionellt är kylaggregat utformade för en maximal omgivningstemperatur som kan nå tre timmar om dagen under sommarmånaderna.Men om du har förmågan att lagra kylenergi kan du minska den kapaciteten."
"Om du har en plan med en ganska hög topphastighet och vill uppgradera till billigare priser under lågtrafik, kan dessa istillverkningslösningar vara ett starkt affärscase," sa han."Startkapitalet för anläggningen kan kompensera för lägre driftskostnader."
Samtidigt får BAC, som har använts i sydafrikanska gruvor i decennier, mer och mer global betydelse.
Jämfört med traditionella BAC-designer har den senaste generationen BAC högre termisk effektivitet än sina föregångare, lägre gränser för gruvans lufttemperatur och ett mindre fotavtryck.De integrerar också en modul för kylning på begäran (CoD) i Howden Ventsim CONTROL-plattformen, som automatiskt justerar kragens lufttemperatur för att matcha behoven under ytan.
Under det senaste året har Howden levererat tre nya generationens BAC till kunder i Brasilien och Burkina Faso.
Företaget kan också ta fram skräddarsydda lösningar för svåra driftsförhållanden;ett färskt exempel är den "unika" installationen av BAC-ammoniakkylare för OZ Minerals vid Carrapateena-gruvan i södra Australien.
"Howden installerade torra kondensorer med Howden ammoniakkompressorer och slutna torrluftkylare i Australien i avsaknad av tillgängligt vatten," sa Wasserman om installationen."Med tanke på att detta är en "torr" installation och inte öppna spraykylare installerade i vattensystem, är dessa kylare designade för maximal effektivitet."
Företaget testar för närvarande en övervakningslösning för drifttid för en 8 MW BAC-anläggning på land (bilden nedan) designad och byggd vid Yaramoko Fortuna Silver-gruvan (tidigare Roxgold) i Burkina Faso.
Systemet, som kontrolleras av Howden-fabriken i Johannesburg, tillåter företaget att ge råd om potentiella effektivitetsförbättringar och underhåll för att hålla anläggningen i drift optimalt.BAC-enheten vid Caraiba gruvkomplex i Ero Copper, Brasilien är också designad för att använda denna funktion.
Total Mine Ventilation Solutions (TMVS)-plattformen fortsätter att bygga hållbara värdeskapande relationer och företaget kommer att lansera två förstudier för Ventilation On Demand (VoD) i landet 2021.
Precis vid den zimbabwiska gränsen arbetar företaget med ett projekt som kommer att möjliggöra video-on-demand för automatiska dörrar i underjordiska gruvor, vilket gör att de kan öppnas med olika intervall och ge precis rätt mängd kylluft beroende på fordonets specifika behov.
Denna teknikutveckling, med hjälp av befintlig tillgänglig gruvinfrastruktur och vanliga datakällor, kommer att vara en viktig del av Howdens framtida produkter.
Howden-upplevelsen i Sydafrika: Lär dig hur man designar kyllösningar för att hantera dålig vattenkvalitet i dess djupa guldgruvor, hur man gör lösningar så energieffektiva som möjligt för att undvika nätproblem och hur man uppfyller några av de strängaste luftkvalitetskraven.temperatur- och arbetshälsokrav över hela världen Reglering – kommer att fortsätta att löna sig för gruvor runt om i världen.
International Mining Team Publishing Ltd 2 Claridge Court, Lower Kings Road Berkhamsted, Hertfordshire England HP4 2AF, Storbritannien