Sektör raporlarına göre maden her yıl 30 metre derinleşiyor.
Derinlik arttıkça havalandırma ve soğutmaya olan ihtiyaç da artıyor. Howden bunu Güney Afrika'nın en derin madenlerinde çalışma deneyiminden biliyor.
Howden, 1854 yılında James Howden tarafından İskoçya'da bir deniz mühendisliği şirketi olarak kuruldu ve 1950'lerde madencilik ve enerji endüstrilerinin ihtiyaçlarını karşılamak için Güney Afrika'ya girdi. 1960'lara gelindiğinde şirket, ülkenin derin altın madenlerini güvenli ve verimli bir şekilde yer altından cevher çıkarmak için gereken tüm havalandırma ve soğutma sistemleriyle donatmaya yardımcı oldu.
Howden Maden Soğutma ve Kompresörler bölümünün başkanı Teunes Wasserman, IM'ye yaptığı açıklamada, "Başlangıçta, madende soğutma yöntemi olarak sadece havalandırma kullanılıyordu, ancak maden derinliği arttıkça madendeki artan ısı yükünü telafi etmek için mekanik soğutmaya ihtiyaç duyuldu." dedi.
Güney Afrika'daki birçok derin altın madeninde, yeraltı personeli ve ekipmanları için gerekli soğutmayı sağlamak amacıyla yer üstü ve yer altına Freon™ santrifüjlü soğutucular kurulmuştur.
Wasserman, statükodaki iyileşmeye rağmen, yeraltı makinesinin ısı dağıtma sisteminin sorunlu olduğunu, çünkü makinenin soğutma kapasitesinin sıcaklık ve mevcut egzoz havası miktarıyla sınırlı olduğunu söyledi. Aynı zamanda, maden suyu kalitesi, bu erken santrifüjlü soğutucularda kullanılan borulu ısı değiştiricilerin ciddi şekilde kirlenmesine neden oldu.
Bu sorunu çözmek için madenler yüzeyden yere soğuk hava pompalamaya başladı. Bu soğutma kapasitesini artırırken, gerekli altyapı siloda yer kaplıyor ve süreç hem enerji hem de enerji yoğun.
Bu sorunları çözmek için madenciler, soğutulmuş su üniteleri aracılığıyla yere getirilen soğuk hava miktarını en üst düzeye çıkarmak istiyor.
Bu, Howden'ı Güney Afrika'daki madenlerde amino vidalı soğutucular kullanmaya yöneltti, mevcut yüzey santrifüjlü soğutuculardan sonra ilk kez. Bu, bu derin yeraltı altın madenlerine sağlanabilen soğutucu miktarında kademeli bir değişikliğe yol açtı ve bunun sonucunda ortalama yüzey suyu sıcaklığı 6-8°C'den 1°C'ye düştü. Maden, çoğu zaten kurulmuş olan aynı maden boru hattı altyapısını kullanabilirken, daha derin katmanlara sağlanan soğutma miktarını önemli ölçüde artırabilir.
WRV 510'un piyasaya sürülmesinden yaklaşık 20 yıl sonra, bu alanda lider bir pazar oyuncusu olan Howden, 510 mm rotorlu büyük bir blok vidalı kompresör olan WRV 510'u geliştirdi. O zamanlar piyasadaki en büyük vidalı kompresörlerden biriydi ve Güney Afrika'daki derin madenleri soğutmak için gereken soğutucu modül boyutuna uyuyordu.
Wasserman, "Bu, oyunun kurallarını değiştiriyor çünkü madenler bir sürü soğutucu yerine tek bir 10-12 MW soğutucu kurabilir," dedi. "Aynı zamanda, yeşil bir soğutucu olarak amonyak, vidalı kompresörler ve plakalı ısı eşanjörlerinin kombinasyonları için oldukça uygundur."
Amonyak hususları madencilik endüstrisi için amonyak için şartnamelerde ve güvenlik standartlarında resmileştirildi ve Howden tasarım sürecinde önemli bir rol oynadı. Bunlar güncellendi ve Güney Afrika yasalarına dahil edildi.
Bu başarı, dünyanın en büyüğü olarak kabul edilen Güney Afrika madencilik sektörünün, 350 MW'ın üzerinde amonyak soğutma kapasitesi kurmasıyla kanıtlanmıştır.
Ancak Howden'ın Güney Afrika'daki yenilikleri burada bitmedi: 1985 yılında şirket, büyüyen maden soğutucuları serisine bir yüzey buz makinesi ekledi.
Yüzey ve yer altı soğutma seçenekleri maksimuma çıkarıldıkça veya çok pahalı görüldükçe, madenlerin daha derin seviyelere kadar madenciliği genişletebilmesi için yeni bir soğutma çözümüne ihtiyaç duyulmaktadır.
Howden, ilk buz üretim tesisini (aşağıda örneği verilmiştir) 1985 yılında Johannesburg'un doğusundaki EPM'de (East Rand Proprietary Mine) kurmuştur. Tesisin toplam soğutma kapasitesi yaklaşık 40 MW ve buz kapasitesi ise 4320 t/h'dir.
İşlemin temeli, yüzeyde buz oluşumu ve bunun maden boyunca yeraltı buz barajına taşınmasıdır; burada buz barajından gelen su daha sonra yeraltı soğutma istasyonlarında dolaştırılır veya sondaj kuyuları için işlem suyu olarak kullanılır. Eriyen buz daha sonra yüzeye geri pompalanır.
Bu buz yapma sisteminin temel faydası, yüzey soğutmalı su sistemleriyle ilişkili işletme maliyetlerini yaklaşık %75-80 oranında azaltan azaltılmış pompalama maliyetleridir. Wasserman, bunun suyun faz geçişlerinde depolanan doğal "soğutma enerjisi"ne dayandığını ve 1 kg/s buzun 4,5-5 kg/s donmuş suyla aynı soğutma kapasitesine sahip olduğunu açıkladı.
“Üstün konumlandırma verimliliği” sayesinde yeraltı barajı 2-5°C’de tutularak yeraltı hava soğutma istasyonunun termal performansı iyileştirilebilir ve böylece soğutma kapasitesi en üst düzeye çıkarılabilir.
Güney Afrika gibi istikrarsız elektrik şebekesiyle bilinen bir ülkede buz enerjisi santralinin özel bir öneme sahip olmasının bir diğer avantajı da, buzun yeraltı buz barajlarında ve yoğun dönemlerde oluşturulup biriktirildiği yerlerde ısı depolama yöntemi olarak kullanılabilmesidir.
İkinci fayda, Howden'ın, dünyanın en derin yeraltı madenleri olan Mponeng ve Moab Hotsong'da test vakalarıyla, en yüksek elektrik talebini azaltmak için buz makinelerinin kullanımını araştırdığı Eskom destekli bir endüstri ortaklığı projesinin geliştirilmesine yol açtı.
Wasserman, "Barajı gece (mesai saatleri dışında) dondurduk ve yoğun saatlerde maden için bir soğutma kaynağı olarak su ve eriyen buz kullandık," diye açıkladı. "Temel soğutma üniteleri yoğun saatlerde kapatılıyor, bu da şebeke üzerindeki yükü azaltıyor."
Bu, Howden'ın 12 MW, 120 t/h buz makinesi için inşaat, elektrik ve mekanik ekipmanlar dahil olmak üzere tüm çalışmaları tamamladığı Mponeng'de anahtar teslimi bir buz makinesinin geliştirilmesine yol açtı.
Mponeng'in temel soğutma stratejisine son eklenenler arasında yumuşak buz, yüzeyden soğutulmuş su, yüzey hava soğutucuları (BAC'ler) ve yer altı soğutma sistemi yer alıyor. Çalışmalar sırasında maden sularında yüksek konsantrasyonlarda çözünmüş tuz ve klorür bulunması.
Güney Afrika'nın zengin deneyimi ve sadece ürünlere değil çözümlere odaklanması, dünya çapında soğutma sistemlerini dönüştürmeye devam ediyor, diyor.
Wasserman'ın da belirttiği gibi, madenler derinleştikçe ve madenlerde daha fazla alan oluştukça, bu tür çözümlerin dünyanın diğer bölgelerinde de bulunduğunu görmek kolaylaşıyor.
Meinhardt şunları söyledi: "Howden, derin maden soğutma teknolojisini onlarca yıldır Güney Afrika'ya ihraç ediyor. Örneğin, 1990'larda Nevada'daki yeraltı altın madenleri için maden soğutma çözümleri sağladık.
"Bazı Güney Afrika madenlerinde kullanılan ilginç bir teknoloji, yük transferi için termal buzun depolanmasıdır - termal enerji büyük buz barajlarında depolanır. Buz, yoğun saatlerde üretilir ve yoğun saatlerde kullanılır," dedi. "Geleneksel olarak, soğutma üniteleri yaz aylarında günde üç saate ulaşabilen maksimum ortam sıcaklığı için tasarlanır. Ancak, soğutma enerjisini depolama yeteneğiniz varsa, bu kapasiteyi azaltabilirsiniz."
"Oldukça yüksek bir zirve oranına sahip bir planınız varsa ve düşük zirve dönemlerinde daha ucuz oranlara yükseltmek istiyorsanız, bu buz yapma çözümleri güçlü bir iş planı oluşturabilir," dedi. "Tesis için başlangıç ​​sermayesi daha düşük işletme maliyetlerini telafi edebilir."
Aynı zamanda Güney Afrika madenlerinde onlarca yıldır kullanılan BAC'nin küresel önemi giderek artıyor.
Geleneksel BAC tasarımlarıyla karşılaştırıldığında, en son nesil BAC'ler seleflerinden daha yüksek termal verimliliğe, daha düşük maden hava sıcaklığı limitlerine ve daha küçük bir ayak izine sahiptir. Ayrıca, yüzey altı ihtiyaçlarına uyacak şekilde yaka hava sıcaklığını otomatik olarak ayarlayan bir talep üzerine soğutma (CoD) modülünü Howden Ventsim CONTROL platformuna entegre ederler.
Howden, geçtiğimiz yıl içerisinde Brezilya ve Burkina Faso'daki müşterilerine üç yeni nesil BAC teslim etti.
Şirket ayrıca zorlu çalışma koşulları için özelleştirilmiş çözümler üretebiliyor; bunun son örneği, Güney Avustralya'daki Carrapateena madeninde OZ Minerals için BAC amonyak soğutucularının 'benzersiz' kurulumudur.
Wasserman kurulum hakkında, "Howden, Avustralya'da mevcut su olmadığında Howden amonyak kompresörleri ve kapalı devre kuru hava soğutucuları ile kuru kondansatörler kurdu," dedi. "Bunun 'kuru' bir kurulum olduğu ve su sistemlerine açık sprey soğutucular takılmadığı göz önüne alındığında, bu soğutucular maksimum verimlilik için tasarlanmıştır."
Şirket şu anda Burkina Faso'daki Yaramoko Fortuna Silver (eski adıyla Roxgold) madeninde tasarlanıp inşa edilen 8 MW'lık bir kara BAC tesisi (aşağıda fotoğrafı) için bir çalışma süresi izleme çözümünü test ediyor.
Johannesburg'daki Howden tesisi tarafından kontrol edilen sistem, şirketin tesisin optimum düzeyde çalışmasını sağlamak için potansiyel verimlilik iyileştirmeleri ve bakım konusunda tavsiyelerde bulunmasını sağlar. Brezilya'nın Ero Copper kentindeki Caraiba madencilik kompleksindeki BAC ünitesi de bu özelliği kullanacak şekilde tasarlanmıştır.
Total Mine Ventilation Solutions (TMVS) platformu sürdürülebilir katma değerli ilişkiler kurmaya devam ediyor ve şirket 2021 yılında ülkede iki adet Ventilation On Demand (VoD) fizibilite çalışması başlatacak.
Şirket, Zimbabve sınırında, yer altı madenlerindeki otomatik kapılar için isteğe bağlı video izleme olanağı sağlayan bir proje üzerinde çalışıyor. Bu sayede kapılar farklı aralıklarla açılacak ve aracın özel ihtiyaçlarına göre doğru miktarda soğutma havası sağlanacak.
Mevcut madencilik altyapısını ve hazır veri kaynaklarını kullanan bu teknoloji geliştirme, Howden'ın gelecekteki ürünlerinin önemli bir parçası olacak.
Güney Afrika'daki Howden deneyimi: Derin altın madenlerindeki düşük su kalitesiyle başa çıkmak için soğutma çözümlerinin nasıl tasarlanacağını, şebeke sorunlarından kaçınmak için çözümlerin mümkün olduğunca enerji açısından nasıl verimli hale getirileceğini ve en katı hava kalitesi gerekliliklerinden bazılarının nasıl karşılanacağını öğrenin. Dünya çapında sıcaklık ve mesleki sağlık gereklilikleri Düzenleme – dünya çapındaki madenler için karşılığını vermeye devam edecektir.
Uluslararası Madencilik Ekibi Yayıncılık Ltd 2 Claridge Court, Lower Kings Road Berkhamsted, Hertfordshire İngiltere HP4 2AF, Birleşik Krallık