طبق گزارش‌های صنعتی، این معدن هر ساله عمیق‌تر می‌شود - 30 متر.
با افزایش عمق، نیاز به تهویه و خنک‌سازی نیز افزایش می‌یابد و هاودن این را از تجربه کار با عمیق‌ترین معادن آفریقای جنوبی می‌داند.
شرکت هودن در سال ۱۸۵۴ توسط جیمز هودن در اسکاتلند به عنوان یک شرکت مهندسی دریایی تأسیس شد و در دهه ۱۹۵۰ برای تأمین نیازهای صنایع معدن و برق وارد آفریقای جنوبی شد. تا دهه ۱۹۶۰، این شرکت به تجهیز معادن طلای عمیق این کشور به تمام سیستم‌های تهویه و خنک‌کننده مورد نیاز برای استخراج ایمن و کارآمد سنگ معدن در کیلومترها زیر زمین کمک کرد.
تئونس واسرمن، رئیس بخش خنک‌کننده و کمپرسورهای معدن هاودن، به IM گفت: «در ابتدا، معدن فقط از تهویه به عنوان روش خنک‌کننده استفاده می‌کرد، اما با افزایش عمق معدن، برای جبران بار گرمایی فزاینده در معدن، به خنک‌کننده مکانیکی نیاز بود.»
بسیاری از معادن طلای عمیق در آفریقای جنوبی، خنک‌کننده‌های گریز از مرکز Freon™ را در بالا و پایین زمین نصب کرده‌اند تا خنک‌سازی لازم را برای پرسنل و تجهیزات زیرزمینی فراهم کنند.
واسرمن گفت، با وجود بهبود وضعیت موجود، سیستم دفع حرارت دستگاه زیرزمینی مشکل‌ساز بود، زیرا ظرفیت خنک‌سازی دستگاه با توجه به دما و میزان هوای خروجی موجود محدود می‌شد. در عین حال، کیفیت آب معدن باعث رسوب شدید مبدل‌های حرارتی پوسته و لوله مورد استفاده در این چیلرهای گریز از مرکز اولیه می‌شد.
برای حل این مشکل، معادن شروع به پمپاژ هوای سرد از سطح به زمین کردند. اگرچه این کار ظرفیت خنک‌سازی را افزایش می‌دهد، اما زیرساخت‌های لازم فضای سیلو را اشغال می‌کنند و این فرآیند هم انرژی‌بر و هم انرژی‌بر است.
برای رسیدگی به این مسائل، معادن می‌خواهند میزان هوای سردی که از طریق واحدهای آب سرد به زمین آورده می‌شود را به حداکثر برسانند.
این امر باعث شد تا شرکت هاودِن (Howden) پس از خنک‌کننده‌های گریز از مرکز سطحی موجود، خنک‌کننده‌های مارپیچی آمینو را در معادن آفریقای جنوبی معرفی کند. این امر منجر به تغییر چشمگیری در میزان خنک‌کننده‌ای شده است که می‌تواند برای این معادن طلای عمیق زیرزمینی تأمین شود و در نتیجه میانگین دمای سطح آب از ۶-۸ درجه سانتیگراد به ۱ درجه سانتیگراد کاهش یابد. این معدن می‌تواند از همان زیرساخت خط لوله معدن که بسیاری از آنها قبلاً نصب شده‌اند، استفاده کند، در حالی که میزان خنک‌کننده تحویلی به لایه‌های عمیق‌تر را به طور قابل توجهی افزایش می‌دهد.
تقریباً 20 سال پس از معرفی WRV 510، شرکت هاودن، یکی از بازیگران پیشرو در بازار در این زمینه، WRV 510، یک کمپرسور اسکرو بلوکی بزرگ با روتور 510 میلی‌متری را توسعه داد. این کمپرسور در آن زمان یکی از بزرگترین کمپرسورهای اسکرو موجود در بازار بود و با اندازه ماژول چیلر مورد نیاز برای خنک کردن معادن عمیق آفریقای جنوبی مطابقت داشت.
واسرمن گفت: «این یک تغییر اساسی است زیرا معادن می‌توانند به جای تعدادی چیلر، یک چیلر ۱۰ تا ۱۲ مگاواتی نصب کنند. در عین حال، آمونیاک به عنوان یک مبرد سبز برای ترکیبی از کمپرسورهای اسکرو و مبدل‌های حرارتی صفحه‌ای بسیار مناسب است.»
ملاحظات مربوط به آمونیاک در مشخصات و استانداردهای ایمنی آمونیاک برای صنعت معدن به طور رسمی تدوین شد و شرکت هودن نقش مهمی در فرآیند طراحی ایفا کرد. این ملاحظات به‌روزرسانی شده و در قانون آفریقای جنوبی گنجانده شده‌اند.
این موفقیت با نصب بیش از ۳۵۰ مگاوات ظرفیت تبرید آمونیاک توسط صنعت معدن آفریقای جنوبی، که بزرگترین در جهان محسوب می‌شود، مشهود است.
اما نوآوری هاودن در آفریقای جنوبی به همین جا ختم نشد: در سال ۱۹۸۵، این شرکت یک دستگاه یخ‌ساز سطحی به طیف رو به رشد خنک‌کننده‌های معدن خود اضافه کرد.
از آنجایی که گزینه‌های خنک‌سازی سطحی و زیرزمینی به حداکثر رسیده یا بسیار گران تلقی می‌شوند، معادن به یک راه‌حل خنک‌سازی جدید برای گسترش بیشتر معدنکاری به سطوح عمیق‌تر نیاز دارند.
شرکت هاودن اولین کارخانه یخ‌سازی خود (مثال زیر) را در سال ۱۹۸۵ در معدن اختصاصی ایست رند (EPM) در شرق ژوهانسبورگ نصب کرد که ظرفیت خنک‌سازی نهایی آن حدود ۴۰ مگاوات و ظرفیت یخ آن ۴۳۲۰ تن در ساعت است.
اساس این عملیات تشکیل یخ روی سطح زمین و انتقال آن از طریق معدن به یک سد یخی زیرزمینی است، جایی که آب حاصل از سد یخی در ایستگاه‌های خنک‌کننده زیرزمینی به گردش در می‌آید یا به عنوان آب فرآیندی برای حفاری چاه‌ها استفاده می‌شود. سپس یخ ذوب شده به سطح زمین پمپ می‌شود.
مزیت اصلی این سیستم یخ‌ساز، کاهش هزینه‌های پمپاژ است که هزینه‌های عملیاتی مرتبط با سیستم‌های آب سرد سطحی را تقریباً 75 تا 80 درصد کاهش می‌دهد. واسرمن با توضیح اینکه 1 کیلوگرم بر ثانیه یخ، ظرفیت خنک‌کنندگی مشابه 4.5 تا 5 کیلوگرم بر ثانیه آب منجمد را دارد، گفت: «این به دلیل انرژی خنک‌کننده ذاتی ذخیره‌شده در انتقال فاز آب است.»
با توجه به «راندمان موقعیت‌یابی برتر»، می‌توان دمای سد زیرزمینی را در ۲ تا ۵ درجه سانتیگراد حفظ کرد تا عملکرد حرارتی ایستگاه خنک‌کننده هوای زیرزمینی بهبود یابد و دوباره ظرفیت خنک‌سازی به حداکثر برسد.
یکی دیگر از مزایای اهمیت ویژه نیروگاه یخی در آفریقای جنوبی، کشوری که به خاطر شبکه برق ناپایدار خود شناخته می‌شود، توانایی سیستم برای استفاده به عنوان یک روش ذخیره‌سازی گرما است، که در آن یخ در سدهای یخی زیرزمینی و در دوره‌های اوج مصرف ایجاد و انباشته می‌شود.
مزیت اخیر منجر به توسعه یک پروژه مشارکت صنعتی با حمایت اسکوم شده است که تحت آن، هاودن در حال بررسی استفاده از یخ‌سازها برای کاهش تقاضای برق در ساعات اوج مصرف است و نمونه‌های آزمایشی آن در امپوننگ و موآب هاتسانگ، عمیق‌ترین معادن زیرزمینی جهان، اجرا خواهد شد.
واسرمن توضیح داد: «ما شب‌ها (بعد از ساعات کاری) سد را یخ می‌زدیم و در ساعات اوج مصرف از آب و یخ ذوب‌شده به عنوان منبع خنک‌کننده معدن استفاده می‌کردیم. واحدهای خنک‌کننده پایه در دوره‌های اوج مصرف خاموش می‌شوند که این امر بار شبکه را کاهش می‌دهد.»
این امر منجر به توسعه یک دستگاه یخ‌ساز آماده به کار در امپوننگ شد، جایی که هاودِن کار شامل تجهیزات عمرانی، الکتریکی و مکانیکی برای یک دستگاه یخ‌ساز ۱۲ مگاواتی با ظرفیت ۱۲۰ تن در ساعت را به پایان رساند.
موارد اخیر اضافه شده به استراتژی خنک‌سازی هسته معدن امپوننگ شامل یخ نرم، آب سرد سطحی، خنک‌کننده‌های هوای سطحی (BAC) و یک سیستم خنک‌کننده زیرزمینی است. وجود غلظت‌های بالای نمک‌ها و کلریدهای محلول در آب‌های معدن در حین کار.
او می‌گوید، تجربه غنی آفریقای جنوبی و تمرکز آن بر راه‌حل‌ها، نه فقط محصولات، همچنان سیستم‌های تبرید را در سراسر جهان متحول می‌کند.
همانطور که واسرمن اشاره کرد، با عمیق‌تر شدن معادن و افزایش فضای معادن، می‌توان به راحتی راه‌حل‌هایی مانند این را در سایر نقاط جهان یافت.
ماینهارت گفت: «هودن دهه‌هاست که فناوری خنک‌کننده معادن عمیق خود را به آفریقای جنوبی صادر می‌کند. برای مثال، ما در دهه ۱۹۹۰ راهکارهای خنک‌کننده معدن را برای معادن طلای زیرزمینی در نوادا تأمین می‌کردیم.»
او گفت: «یک فناوری جالب که در برخی از معادن آفریقای جنوبی استفاده می‌شود، ذخیره یخ حرارتی برای انتقال بار است - انرژی حرارتی در سدهای یخی بزرگ ذخیره می‌شود. یخ در ساعات اوج مصرف تولید و در ساعات اوج مصرف استفاده می‌شود. به طور سنتی، واحدهای تبرید برای حداکثر دمای محیط طراحی می‌شوند که می‌تواند در ماه‌های تابستان به سه ساعت در روز برسد. با این حال، اگر توانایی ذخیره انرژی خنک‌کننده را دارید، می‌توانید این ظرفیت را کاهش دهید.»
او گفت: «اگر طرحی با نرخ اوج مصرف نسبتاً بالا دارید و می‌خواهید در دوره‌های غیر اوج مصرف، آن را به نرخ‌های ارزان‌تر ارتقا دهید، این راه‌حل‌های یخ‌سازی می‌توانند توجیه اقتصادی قوی‌ای ایجاد کنند. سرمایه اولیه برای کارخانه می‌تواند هزینه‌های عملیاتی پایین‌تر را جبران کند.»
در عین حال، BAC که دهه‌هاست در معادن آفریقای جنوبی مورد استفاده قرار می‌گیرد، روز به روز اهمیت جهانی بیشتری پیدا می‌کند.
در مقایسه با طرح‌های سنتی BAC، جدیدترین نسل BACها نسبت به مدل‌های قبلی خود راندمان حرارتی بالاتری دارند، محدودیت‌های دمای هوای معدن پایین‌تر و فضای اشغالی کمتری دارند. آن‌ها همچنین یک ماژول خنک‌کننده بر اساس تقاضا (CoD) را در پلتفرم Howden Ventsim CONTROL ادغام می‌کنند که به طور خودکار دمای هوای یقه را برای مطابقت با نیازهای زیرسطحی تنظیم می‌کند.
طی یک سال گذشته، هاودن سه نسل جدید BAC را به مشتریانی در برزیل و بورکینافاسو تحویل داده است.
این شرکت همچنین قادر به تولید راه‌حل‌های سفارشی برای شرایط عملیاتی دشوار است؛ نمونه اخیر آن نصب «منحصربه‌فرد» خنک‌کننده‌های آمونیاک BAC برای شرکت OZ Minerals در معدن Carrapateena در جنوب استرالیا است.
واسرمن در مورد این نصب گفت: «هودن در استرالیا، در غیاب آب، کندانسورهای خشک با کمپرسورهای آمونیاکی هودن و خنک‌کننده‌های هوای خشک حلقه بسته نصب کرد. با توجه به اینکه این یک نصب «خشک» است و نه خنک‌کننده‌های اسپری باز نصب شده در سیستم‌های آبی، این خنک‌کننده‌ها برای حداکثر بهره‌وری طراحی شده‌اند.»
این شرکت در حال حاضر در حال آزمایش یک راهکار نظارت بر زمان کارکرد (آپتایم) برای یک نیروگاه ساحلی BAC با ظرفیت ۸ مگاوات (تصویر زیر) است که در معدن یاراموکو فورتونا سیلور (که قبلاً راکسگلد نام داشت) در بورکینافاسو طراحی و ساخته شده است.
این سیستم که توسط کارخانه هودن در ژوهانسبورگ کنترل می‌شود، به شرکت اجازه می‌دهد تا در مورد بهبودهای بالقوه بهره‌وری و تعمیر و نگهداری مشاوره دهد تا کارخانه در بهترین حالت خود عمل کند. واحد BAC در مجتمع معدنی Caraiba در Ero Copper، برزیل نیز برای استفاده از این ویژگی طراحی شده است.
پلتفرم Total Mine Ventilation Solutions (TMVS) به ایجاد روابط پایدار با ارزش افزوده ادامه می‌دهد و این شرکت دو مطالعه امکان‌سنجی تهویه بر اساس تقاضا (VoD) را در سال 2021 در این کشور آغاز خواهد کرد.
درست در مرز زیمبابوه، این شرکت در حال کار بر روی پروژه‌ای است که امکان نمایش ویدیو بر اساس تقاضا را برای درهای اتوماتیک در معادن زیرزمینی فراهم می‌کند و به آنها اجازه می‌دهد تا در فواصل زمانی مختلف باز شوند و بسته به نیازهای خاص وسیله نقلیه، مقدار مناسبی از هوای خنک‌کننده را فراهم کنند.
این توسعه فناوری، با استفاده از زیرساخت‌های موجود در حوزه معدن و منابع داده آماده، بخش مهمی از محصولات آینده هاودن خواهد بود.
تجربه هودن در آفریقای جنوبی: بیاموزید که چگونه راهکارهای خنک‌کننده را برای مقابله با کیفیت پایین آب در معادن طلای عمیق آن طراحی کنید، چگونه راهکارهایی با حداکثر بهره‌وری انرژی برای جلوگیری از مشکلات شبکه برق ارائه دهید و چگونه برخی از سختگیرانه‌ترین الزامات کیفیت هوا را برآورده کنید. الزامات دما و بهداشت شغلی در سراسر جهان. مقررات - همچنان برای معادن در سراسر جهان سودمند خواهد بود.
انتشارات تیم بین‌المللی معدن، ۲ کلاریج کورت، جاده لوور کینگز، برکهمستد، هرتفوردشایر، انگلستان، HP4 2AF، بریتانیا