শিল্প খাতের প্রতিবেদন অনুযায়ী, খনিটি প্রতি বছর ৩০ মিটার করে আরও গভীর হচ্ছে।
গভীরতা বাড়ার সাথে সাথে বায়ুচলাচল এবং শীতলীকরণের প্রয়োজনীয়তাও বৃদ্ধি পায়, এবং দক্ষিণ আফ্রিকার গভীরতম খনিগুলিতে কাজ করার অভিজ্ঞতা থেকে হাউডেন এই বিষয়টি জানেন।
১৮৫৪ সালে জেমস হাউডেন স্কটল্যান্ডে হাউডেনের হাতে একটি সামুদ্রিক প্রকৌশল সংস্থা হিসেবে প্রতিষ্ঠিত হয় এবং ১৯৫০-এর দশকে খনি ও বিদ্যুৎ শিল্পের চাহিদা মেটাতে এটি দক্ষিণ আফ্রিকায় প্রবেশ করে। ১৯৬০-এর দশকের মধ্যে, সংস্থাটি দেশের গভীর সোনার খনিগুলোকে ভূগর্ভের বহু মাইল নিচ থেকে নিরাপদে ও দক্ষতার সাথে আকরিক উত্তোলনের জন্য প্রয়োজনীয় সমস্ত বায়ুচলাচল এবং শীতলীকরণ ব্যবস্থা দিয়ে সজ্জিত করতে সাহায্য করেছিল।
“প্রাথমিকভাবে, খনিতে শীতলীকরণ পদ্ধতি হিসেবে শুধুমাত্র বায়ুচলাচল ব্যবস্থা ব্যবহার করা হতো, কিন্তু খননের গভীরতা বাড়ার সাথে সাথে খনির ক্রমবর্ধমান তাপের চাপ মোকাবেলার জন্য যান্ত্রিক শীতলীকরণের প্রয়োজন হয়ে পড়ে,” হাউডেনের মাইন কুলিং অ্যান্ড কম্প্রেসারস বিভাগের প্রধান টিউনেস ওয়াসারম্যান আইএম-কে বলেন।
দক্ষিণ আফ্রিকার অনেক গভীর সোনার খনিতে ভূগর্ভস্থ কর্মী ও সরঞ্জামের জন্য প্রয়োজনীয় শীতলতা প্রদানের উদ্দেশ্যে মাটির উপরে ও নিচে ফ্রেয়ন™ সেন্ট্রিফিউগাল কুলার স্থাপন করা হয়েছে।
ওয়াসারম্যান বলেন, বর্তমান অবস্থার উন্নতি সত্ত্বেও ভূগর্ভস্থ যন্ত্রটির তাপ অপসারণ ব্যবস্থাটি সমস্যাযুক্ত প্রমাণিত হয়েছিল, কারণ যন্ত্রটির শীতলীকরণ ক্ষমতা তাপমাত্রা এবং উপলব্ধ নিষ্কাশিত বায়ুর পরিমাণ দ্বারা সীমিত ছিল। একই সময়ে, খনির জলের গুণমানের কারণে এই প্রাথমিক সেন্ট্রিফিউগাল চিলারগুলিতে ব্যবহৃত শেল-অ্যান্ড-টিউব হিট এক্সচেঞ্জারগুলিতে মারাত্মক ময়লা জমে যেত।
এই সমস্যা সমাধানের জন্য, খনিগুলো ভূপৃষ্ঠ থেকে ভূগর্ভে ঠান্ডা বাতাস পাম্প করা শুরু করে। যদিও এটি শীতল করার ক্ষমতা বাড়ায়, তবে প্রয়োজনীয় অবকাঠামো সাইলোর ভেতরে জায়গা দখল করে এবং প্রক্রিয়াটি শক্তি-নিবিড়।
এই সমস্যাগুলো মোকাবেলা করার জন্য, খনিগুলো শীতল জল ইউনিটের মাধ্যমে ভূগর্ভে আনা ঠান্ডা বাতাসের পরিমাণ সর্বোচ্চ করতে চায়।
এর ফলে হাউডেন দক্ষিণ আফ্রিকার খনিগুলিতে অ্যামিনো স্ক্রু কুলার চালু করে, প্রথমে বিদ্যমান ভূপৃষ্ঠস্থ সেন্ট্রিফিউগাল কুলারের পরে যুগপৎভাবে। এর ফলে এই গভীর ভূগর্ভস্থ সোনার খনিগুলিতে সরবরাহযোগ্য শীতলকারকের পরিমাণে একটি যুগান্তকারী পরিবর্তন এসেছে, যার ফলস্বরূপ ভূপৃষ্ঠের জলের গড় তাপমাত্রা ৬-৮°C থেকে কমে ১°C-এ নেমে এসেছে। খনিটি একই খনি পাইপলাইন পরিকাঠামো ব্যবহার করতে পারে, যার মধ্যে অনেকগুলি ইতিমধ্যেই স্থাপিত আছে, এবং একই সাথে গভীর স্তরগুলিতে সরবরাহ করা শীতলতার পরিমাণও উল্লেখযোগ্যভাবে বৃদ্ধি করতে পারে।
WRV 510 চালু হওয়ার প্রায় ২০ বছর পর, এই ক্ষেত্রের অন্যতম প্রধান বাজার খেলোয়াড় হাউডেন, ৫১০ মিমি রোটরযুক্ত একটি লার্জ ব্লক স্ক্রু কম্প্রেসার, WRV 510, তৈরি করে। এটি সেই সময়ে বাজারের অন্যতম বৃহত্তম স্ক্রু কম্প্রেসার ছিল এবং দক্ষিণ আফ্রিকার সেই গভীর খনিগুলিকে ঠান্ডা করার জন্য প্রয়োজনীয় চিলার মডিউলের আকারের সাথে সামঞ্জস্যপূর্ণ ছিল।
"এটি একটি যুগান্তকারী পরিবর্তন, কারণ এর ফলে খনিগুলো অনেকগুলো চিলারের পরিবর্তে একটি মাত্র ১০-১২ মেগাওয়াটের চিলার স্থাপন করতে পারবে," ওয়াসারম্যান বলেন। "একই সাথে, পরিবেশবান্ধব রেফ্রিজারেন্ট হিসেবে অ্যামোনিয়া স্ক্রু কম্প্রেসার এবং প্লেট হিট এক্সচেঞ্জারের সমন্বয়ের জন্য বেশ উপযুক্ত।"
খনি শিল্পের জন্য অ্যামোনিয়ার স্পেসিফিকেশন এবং সুরক্ষা মানদণ্ডে অ্যামোনিয়া সংক্রান্ত বিবেচ্য বিষয়গুলোকে আনুষ্ঠানিক রূপ দেওয়া হয়েছিল, এবং এর নকশা প্রণয়ন প্রক্রিয়ায় হাউডেন একটি গুরুত্বপূর্ণ ভূমিকা পালন করেছিল। এগুলোকে হালনাগাদ করে দক্ষিণ আফ্রিকার আইনে অন্তর্ভুক্ত করা হয়েছে।
এই সাফল্যের প্রমাণ হলো দক্ষিণ আফ্রিকার খনি শিল্প কর্তৃক ৩৫০ মেগাওয়াটেরও বেশি অ্যামোনিয়া হিমায়ন ক্ষমতা স্থাপন, যা বিশ্বের বৃহত্তম বলে বিবেচিত হয়।
কিন্তু দক্ষিণ আফ্রিকায় হাউডেনের উদ্ভাবন এখানেই থেমে থাকেনি: ১৯৮৫ সালে কোম্পানিটি তার ক্রমবর্ধমান মাইন কুলারের তালিকায় একটি সারফেস আইস মেশিন যুক্ত করে।
যেহেতু ভূপৃষ্ঠস্থ ও ভূগর্ভস্থ শীতলীকরণ ব্যবস্থাগুলোর সর্বোচ্চ ব্যবহার সম্পন্ন হয়েছে বা সেগুলোকে অত্যন্ত ব্যয়বহুল বলে মনে করা হচ্ছে, তাই খনিগুলোকে আরও গভীর স্তরে খননকার্য সম্প্রসারণের জন্য একটি নতুন শীতলীকরণ সমাধানের প্রয়োজন দেখা দিয়েছে।
হাউডেন ১৯৮৫ সালে জোহানেসবার্গের পূর্বে অবস্থিত ইপিএম (ইস্ট র‍্যান্ড প্রোপাইটারি মাইন)-এ তার প্রথম বরফ তৈরির প্ল্যান্ট (নিচে উদাহরণ দেওয়া হলো) স্থাপন করে, যার চূড়ান্ত মোট শীতলীকরণ ক্ষমতা প্রায় ৪০ মেগাওয়াট এবং বরফ উৎপাদন ক্ষমতা প্রতি ঘণ্টায় ৪৩২০ টন।
এই কার্যক্রমের মূল ভিত্তি হলো ভূপৃষ্ঠে বরফ তৈরি করা এবং খনির মধ্য দিয়ে তা একটি ভূগর্ভস্থ বরফ বাঁধে পরিবহন করা। এরপর সেই বরফ বাঁধের জল ভূগর্ভস্থ শীতলীকরণ কেন্দ্রে সঞ্চালন করা হয় অথবা কূপ খননের জন্য প্রক্রিয়াজাত জল হিসেবে ব্যবহার করা হয়। তারপর গলে যাওয়া বরফ পাম্প করে আবার ভূপৃষ্ঠে ফেরত পাঠানো হয়।
এই আইসমেকার সিস্টেমের প্রধান সুবিধা হলো পাম্পিং খরচ হ্রাস, যা ভূপৃষ্ঠের শীতল জল ব্যবস্থার পরিচালন ব্যয় প্রায় ৭৫-৮০% কমিয়ে দেয়। ওয়াসারম্যান বলেন, এর মূল কারণ হলো “পানির দশা পরিবর্তনে সঞ্চিত সহজাত শীতলীকরণ শক্তি”। তিনি ব্যাখ্যা করেন যে, প্রতি সেকেন্ডে ১ কেজি বরফের শীতলীকরণ ক্ষমতা প্রতি সেকেন্ডে ৪.৫-৫ কেজি জমাট বাঁধা পানির সমান।
“উন্নত অবস্থানগত দক্ষতার” কারণে, ভূগর্ভস্থ বায়ু-শীতলীকরণ কেন্দ্রের তাপীয় কর্মক্ষমতা উন্নত করতে এবং শীতলীকরণ ক্ষমতাকে পুনরায় সর্বোচ্চ পর্যায়ে নিয়ে যেতে ভূগর্ভস্থ বাঁধটিকে ২-৫° সেলসিয়াস তাপমাত্রায় বজায় রাখা যায়।
অস্থিতিশীল পাওয়ার গ্রিডের জন্য পরিচিত একটি দেশ দক্ষিণ আফ্রিকায় বরফ বিদ্যুৎ কেন্দ্রের বিশেষ প্রাসঙ্গিকতার আরেকটি সুবিধা হলো, এই সিস্টেমটিকে তাপ সঞ্চয়ের পদ্ধতি হিসেবে ব্যবহার করা যায়, যেখানে ভূগর্ভস্থ বরফের বাঁধে এবং সর্বোচ্চ চাহিদার সময়ে বরফ তৈরি ও জমা করা হয়।
এই পরবর্তী সুবিধার ফলে এসকম-সমর্থিত একটি শিল্প অংশীদারিত্ব প্রকল্প গড়ে উঠেছে, যার অধীনে হাউডেন বিদ্যুতের সর্বোচ্চ চাহিদা কমাতে আইস মেকারের ব্যবহার নিয়ে গবেষণা করছে এবং বিশ্বের গভীরতম ভূগর্ভস্থ খনি ম্পোনেং ও মোয়াব হটসং-এ এর পরীক্ষামূলক প্রয়োগ চালাচ্ছে।
"আমরা রাতে (কাজের সময়ের পরে) বাঁধটি জমিয়ে বরফ করে দিতাম এবং ব্যস্ততম সময়ে খনি শীতল করার উৎস হিসেবে পানি ও গলিত বরফ ব্যবহার করতাম," ওয়াসারম্যান ব্যাখ্যা করলেন। "ব্যস্ততম সময়ে মূল শীতলীকরণ ইউনিটগুলো বন্ধ রাখা হয়, যা গ্রিডের ওপর চাপ কমায়।"
এর ফলস্বরূপ ম্পোনেং-এ একটি টার্নকি আইস মেশিন তৈরি করা হয়, যেখানে হাউডেন একটি ১২ মেগাওয়াট, ১২০ টন/ঘণ্টা ক্ষমতার আইস মেশিনের জন্য সিভিল, ইলেকট্রিক্যাল এবং মেকানিক্যাল সরঞ্জামসহ সমস্ত কাজ সম্পন্ন করে।
ম্পোনেং-এর মূল শীতলীকরণ কৌশলে সাম্প্রতিক সংযোজনগুলোর মধ্যে রয়েছে নরম বরফ, ভূপৃষ্ঠের শীতল জল, সারফেস এয়ার কুলার (বিএসি) এবং একটি ভূগর্ভস্থ শীতলীকরণ ব্যবস্থা। কাজের সময় খনির জলে দ্রবীভূত লবণ এবং ক্লোরাইডের উচ্চ ঘনত্বের উপস্থিতি।
তিনি বলেন, দক্ষিণ আফ্রিকার বিপুল অভিজ্ঞতা এবং শুধু পণ্যের ওপর নয়, সমাধানের ওপর মনোযোগ বিশ্বজুড়ে হিমায়ন ব্যবস্থাকে রূপান্তরিত করে চলেছে।
ওয়াসারম্যান যেমনটা উল্লেখ করেছেন, যেহেতু খনিগুলো আরও গভীর হচ্ছে এবং ভেতরে আরও বেশি জায়গা তৈরি হচ্ছে, তাই বিশ্বের অন্যান্য অংশেও এই ধরনের সমাধান খুঁজে পাওয়া সহজ।
মেইনহার্ড বলেন: “হাউডেন কয়েক দশক ধরে দক্ষিণ আফ্রিকায় তার গভীর খনি শীতলীকরণ প্রযুক্তি রপ্তানি করে আসছে। উদাহরণস্বরূপ, আমরা ১৯৯০-এর দশকে নেভাডার ভূগর্ভস্থ সোনার খনিগুলির জন্য খনি শীতলীকরণ সমাধান সরবরাহ করেছিলাম।”
“দক্ষিণ আফ্রিকার কিছু খনিতে ব্যবহৃত একটি আকর্ষণীয় প্রযুক্তি হলো লোড স্থানান্তরের জন্য তাপীয় বরফ সঞ্চয় করা – বড় বরফের বাঁধে তাপশক্তি সঞ্চয় করা হয়। সর্বোচ্চ চাহিদার সময়ে বরফ উৎপাদন করা হয় এবং সেই সময়েই তা ব্যবহার করা হয়,” তিনি বলেন। “প্রচলিতভাবে, রেফ্রিজারেশন ইউনিটগুলো একটি নির্দিষ্ট সর্বোচ্চ পরিবেষ্টিত তাপমাত্রার জন্য ডিজাইন করা হয়, যা গ্রীষ্মকালে দিনে তিন ঘণ্টা পর্যন্ত হতে পারে। তবে, শীতলীকরণ শক্তি সঞ্চয় করার ক্ষমতা থাকলে, সেই ক্ষমতা কমানো সম্ভব।”
তিনি বলেন, “যদি আপনার এমন কোনো প্ল্যান থাকে যার পিক রেট বেশ বেশি এবং আপনি অফ-পিক সময়ে আরও কম রেটে আপগ্রেড করতে চান, তাহলে এই বরফ তৈরির সমাধানগুলো একটি শক্তিশালী ব্যবসায়িক বিকল্প হতে পারে। প্ল্যান্টের প্রাথমিক মূলধন কম পরিচালন ব্যয়ের ঘাটতি পূরণ করতে পারে।”
একই সময়ে, বিএসি, যা কয়েক দশক ধরে দক্ষিণ আফ্রিকার খনিগুলিতে ব্যবহৃত হয়ে আসছে, বিশ্বব্যাপী ক্রমশ গুরুত্ব লাভ করছে।
প্রচলিত BAC ডিজাইনের তুলনায়, সর্বশেষ প্রজন্মের BAC-গুলোর তাপীয় দক্ষতা পূর্বসূরিদের চেয়ে বেশি, খনির বায়ুর তাপমাত্রার সীমা কম এবং এগুলো আকারে ছোট। এছাড়াও, এগুলোতে হাউডেন ভেন্টসিম কন্ট্রোল প্ল্যাটফর্মে একটি কুলিং-অন-ডিমান্ড (CoD) মডিউল সমন্বিত করা হয়েছে, যা ভূগর্ভের চাহিদা অনুযায়ী কলারের বায়ুর তাপমাত্রা স্বয়ংক্রিয়ভাবে সমন্বয় করে।
গত এক বছরে, হাউডেন ব্রাজিল এবং বুরকিনা ফাসোর গ্রাহকদের কাছে তিনটি নতুন প্রজন্মের বিএসি সরবরাহ করেছে।
কোম্পানিটি কঠিন পরিচালন পরিস্থিতির জন্য বিশেষায়িত সমাধানও তৈরি করতে সক্ষম; এর একটি সাম্প্রতিক উদাহরণ হলো দক্ষিণ অস্ট্রেলিয়ার ক্যারাপাটিনা খনিতে ওজেড মিনারেলস-এর জন্য বিএসি অ্যামোনিয়া কুলারের 'অনন্য' স্থাপন।
এই স্থাপনা সম্পর্কে ওয়াসারম্যান বলেন, “অস্ট্রেলিয়ায় জলের অপ্রাপ্যতার কারণে হাউডেন সেখানে হাউডেন অ্যামোনিয়া কম্প্রেসারসহ ড্রাই কন্ডেন্সার এবং ক্লোজড লুপ ড্রাই এয়ার কুলার স্থাপন করেছে।” তিনি আরও বলেন, “যেহেতু এটি একটি ‘ড্রাই’ স্থাপনা এবং জল সরবরাহ ব্যবস্থায় স্থাপিত ওপেন স্প্রে কুলার নয়, তাই এই কুলারগুলো সর্বোচ্চ দক্ষতার জন্য ডিজাইন করা হয়েছে।”
কোম্পানিটি বর্তমানে বুর্কিনা ফাসোর ইয়ারামোকো ফরচুনা সিলভার (পূর্বতন রক্সগোল্ড) খনিতে ডিজাইন ও নির্মিত একটি ৮ মেগাওয়াট অনশোর বিএসি প্ল্যান্টের (নীচে চিত্রিত) জন্য একটি আপটাইম মনিটরিং সলিউশন পরীক্ষা করছে।
জোহানেসবার্গে অবস্থিত হাউডেন প্ল্যান্ট দ্বারা নিয়ন্ত্রিত এই সিস্টেমটি কোম্পানিকে প্ল্যান্টটিকে সর্বোত্তম অবস্থায় সচল রাখার জন্য সম্ভাব্য কর্মদক্ষতা বৃদ্ধি এবং রক্ষণাবেক্ষণের বিষয়ে পরামর্শ দেওয়ার সুযোগ করে দেয়। ব্রাজিলের এরো কপারে অবস্থিত কারাইবা মাইনিং কমপ্লেক্সের বিএসি ইউনিটটিও এই বৈশিষ্ট্যটি ব্যবহারের জন্য ডিজাইন করা হয়েছে।
টোটাল মাইন ভেন্টিলেশন সলিউশনস (টিএমভিএস) প্ল্যাটফর্মটি টেকসই ও মূল্য সংযোজনকারী সম্পর্ক গড়ে তোলা অব্যাহত রেখেছে এবং কোম্পানিটি ২০২১ সালে দেশে দুটি ভেন্টিলেশন অন ডিমান্ড (ভিওডি) সম্ভাব্যতা সমীক্ষা চালু করবে।
জিম্বাবুয়ে সীমান্তের ঠিক পাশেই, কোম্পানিটি এমন একটি প্রকল্পে কাজ করছে যা ভূগর্ভস্থ খনির স্বয়ংক্রিয় দরজাগুলিতে ভিডিও-অন-ডিমান্ড প্রযুক্তি সক্ষম করবে। এর ফলে, যানবাহনের নির্দিষ্ট প্রয়োজন অনুসারে দরজাগুলো বিভিন্ন বিরতিতে খুলতে এবং ঠিক প্রয়োজনীয় পরিমাণে শীতল বাতাস সরবরাহ করতে পারবে।
বিদ্যমান খনি পরিকাঠামো এবং সহজলভ্য ডেটা উৎস ব্যবহার করে এই প্রযুক্তিগত উন্নয়নটি হাউডেনের ভবিষ্যৎ পণ্যগুলোর একটি গুরুত্বপূর্ণ অংশ হবে।
দক্ষিণ আফ্রিকায় হাউডেনের অভিজ্ঞতা: জানুন কীভাবে এর গভীর সোনার খনিগুলিতে জলের নিম্নমানের মোকাবিলা করার জন্য শীতলীকরণ সমাধান ডিজাইন করতে হয়, গ্রিডের সমস্যা এড়াতে সমাধানগুলিকে কীভাবে যথাসম্ভব শক্তি-সাশ্রয়ী করা যায়, এবং কীভাবে বিশ্বের সবচেয়ে কঠোর বায়ুর গুণমান সংক্রান্ত কিছু প্রয়োজনীয়তা পূরণ করা যায়। তাপমাত্রা এবং পেশাগত স্বাস্থ্য সংক্রান্ত বিশ্বব্যাপী প্রবিধান – সারা বিশ্বের খনিগুলির জন্য সুফল বয়ে আনবে।
ইন্টারন্যাশনাল মাইনিং টিম পাবলিশিং লিমিটেড, ২ ক্ল্যারিডজ কোর্ট, লোয়ার কিংস রোড, বার্কহ্যামস্টেড, হার্টফোর্ডশায়ার, ইংল্যান্ড এইচপি৪ ২এএফ, যুক্তরাজ্য