उद्योग जगत की रिपोर्टों के अनुसार, यह खदान हर साल 30 मीटर गहरी होती जा रही है।
जैसे-जैसे गहराई बढ़ती है, वैसे-वैसे वेंटिलेशन और कूलिंग की आवश्यकता भी बढ़ती जाती है, और हॉडेन को दक्षिण अफ्रीका की सबसे गहरी खानों में काम करने के अनुभव से यह बात पता है।
हाउडेन की स्थापना 1854 में जेम्स हाउडेन द्वारा स्कॉटलैंड में एक समुद्री इंजीनियरिंग कंपनी के रूप में की गई थी और 1950 के दशक में खनन और बिजली उद्योगों की जरूरतों को पूरा करने के लिए इसने दक्षिण अफ्रीका में प्रवेश किया। 1960 के दशक तक, कंपनी ने देश की गहरी सोने की खानों को सुरक्षित और कुशलतापूर्वक अयस्क निकालने के लिए आवश्यक सभी वेंटिलेशन और कूलिंग सिस्टम से लैस करने में मदद की, जो मीलों भूमिगत स्थित हैं।
"शुरुआत में, खदान में शीतलन विधि के रूप में केवल वेंटिलेशन का उपयोग किया जाता था, लेकिन जैसे-जैसे खनन की गहराई बढ़ती गई, खदान में बढ़ते ताप भार की भरपाई के लिए यांत्रिक शीतलन की आवश्यकता पड़ने लगी," हाउडेन के माइन कूलिंग एंड कंप्रेसर डिवीजन के प्रमुख ट्यून्स वासरमैन ने आईएम को बताया।
दक्षिण अफ्रीका की कई गहरी सोने की खानों में भूमिगत कर्मियों और उपकरणों के लिए आवश्यक शीतलन प्रदान करने के लिए जमीन के ऊपर और नीचे फ्रियोन™ सेंट्रीफ्यूगल कूलर स्थापित किए गए हैं।
मौजूदा स्थिति में सुधार के बावजूद, भूमिगत मशीन की ऊष्मा अपव्यय प्रणाली समस्याग्रस्त साबित हुई, क्योंकि मशीन की शीतलन क्षमता तापमान और उपलब्ध निकास वायु की मात्रा से सीमित थी, वासरमैन ने कहा। साथ ही, खदान के पानी की गुणवत्ता खराब होने के कारण इन शुरुआती सेंट्रीफ्यूगल चिलर में इस्तेमाल होने वाले शेल-एंड-ट्यूब हीट एक्सचेंजर बुरी तरह से दूषित हो गए थे।
इस समस्या को हल करने के लिए, खदानों ने सतह से ठंडी हवा को जमीन में पंप करना शुरू कर दिया। इससे शीतलन क्षमता तो बढ़ जाती है, लेकिन आवश्यक बुनियादी ढांचा साइलो में जगह घेर लेता है और यह प्रक्रिया ऊर्जा की खपत करने वाली और ऊर्जा-गहन दोनों है।
इन समस्याओं के समाधान के लिए, खदानें ठंडे पानी की इकाइयों के माध्यम से जमीन पर लाई जाने वाली ठंडी हवा की मात्रा को अधिकतम करना चाहती हैं।
इसी से प्रेरित होकर हाउडेन ने दक्षिण अफ्रीका की खानों में अमीनो स्क्रू कूलर लगाए, पहले मौजूदा सतही सेंट्रीफ्यूगल कूलरों के साथ इनका प्रयोग किया गया। इससे इन गहरी भूमिगत सोने की खानों में आपूर्ति किए जाने वाले शीतलक की मात्रा में उल्लेखनीय वृद्धि हुई है, जिसके परिणामस्वरूप सतही जल का औसत तापमान 6-8°C से घटकर 1°C हो गया है। खदानें उसी पाइपलाइन ढांचे का उपयोग कर सकती हैं, जिनमें से कई पहले से ही स्थापित हैं, जबकि गहरी परतों तक पहुँचाई जाने वाली शीतलन की मात्रा में उल्लेखनीय वृद्धि होती है।
WRV 510 के लॉन्च के लगभग 20 साल बाद, इस क्षेत्र में अग्रणी कंपनी हाउडेन ने WRV 510 विकसित किया, जो 510 मिमी रोटर वाला एक बड़ा ब्लॉक स्क्रू कंप्रेसर था। यह उस समय बाजार में उपलब्ध सबसे बड़े स्क्रू कंप्रेसर में से एक था और दक्षिण अफ्रीका की गहरी खानों को ठंडा करने के लिए आवश्यक चिलर मॉड्यूल के आकार के अनुरूप था।
वासरमैन ने कहा, "यह एक क्रांतिकारी बदलाव है क्योंकि खदानें कई सारे चिलर लगाने के बजाय सिर्फ एक 10-12 मेगावाट का चिलर लगा सकती हैं। साथ ही, अमोनिया एक पर्यावरण-अनुकूल रेफ्रिजरेंट होने के कारण स्क्रू कंप्रेसर और प्लेट हीट एक्सचेंजर के संयोजन के लिए उपयुक्त है।"
खनन उद्योग के लिए अमोनिया संबंधी विशिष्टताओं और सुरक्षा मानकों में अमोनिया से संबंधित पहलुओं को औपचारिक रूप दिया गया था, जिसमें डिजाइन प्रक्रिया में हाउडेन ने महत्वपूर्ण भूमिका निभाई थी। इन्हें अद्यतन करके दक्षिण अफ्रीकी कानून में शामिल कर लिया गया है।
इस सफलता का प्रमाण दक्षिण अफ्रीका के खनन उद्योग द्वारा स्थापित 350 मेगावाट से अधिक अमोनिया प्रशीतन क्षमता है, जिसे विश्व में सबसे बड़ा माना जाता है।
लेकिन दक्षिण अफ्रीका में हाउडेन का नवाचार यहीं नहीं रुका: 1985 में कंपनी ने अपने बढ़ते हुए माइन कूलर की श्रृंखला में एक सरफेस आइस मशीन को भी शामिल कर लिया।
जैसे-जैसे सतह और भूमिगत शीतलन विकल्पों का अधिकतम उपयोग हो जाता है या वे बहुत महंगे माने जाते हैं, खानों को खनन को और अधिक गहरे स्तरों तक विस्तारित करने के लिए एक नए शीतलन समाधान की आवश्यकता होती है।
हाउडेन ने अपना पहला बर्फ बनाने वाला संयंत्र (नीचे उदाहरण) 1985 में जोहान्सबर्ग के पूर्व में स्थित ईपीएम (ईस्ट रैंड प्रोप्राइटरी माइन) में स्थापित किया, जिसकी अंतिम कुल शीतलन क्षमता लगभग 40 मेगावाट और बर्फ उत्पादन क्षमता 4320 टन प्रति घंटा है।
इस प्रक्रिया का आधार सतह पर बर्फ का निर्माण करना और उसे खदान के माध्यम से भूमिगत बर्फ बांध तक पहुंचाना है। वहां बर्फ बांध से प्राप्त पानी को भूमिगत शीतलन स्टेशनों में परिचालित किया जाता है या कुओं की खुदाई के लिए प्रक्रिया जल के रूप में उपयोग किया जाता है। पिघली हुई बर्फ को फिर पंप द्वारा सतह पर वापस भेज दिया जाता है।
इस आइसमेकर सिस्टम का मुख्य लाभ पंपिंग लागत में कमी है, जिससे सतही ठंडे पानी के सिस्टम से जुड़ी परिचालन लागत लगभग 75-80% तक कम हो जाती है। वासरमैन ने बताया कि यह पानी के चरण परिवर्तन में निहित "शीघ्र शीतलन ऊर्जा" के कारण होता है, और उन्होंने समझाया कि 1 किलोग्राम/सेकंड बर्फ की शीतलन क्षमता 4.5-5 किलोग्राम/सेकंड जमे हुए पानी के बराबर होती है।
"बेहतर स्थिति निर्धारण दक्षता" के कारण, भूमिगत बांध को 2-5 डिग्री सेल्सियस पर बनाए रखा जा सकता है ताकि भूमिगत वायु शीतलन स्टेशन के तापीय प्रदर्शन में सुधार हो सके और शीतलन क्षमता को अधिकतम किया जा सके।
दक्षिण अफ्रीका जैसे अस्थिर बिजली ग्रिड के लिए जाने जाने वाले देश में बर्फ से चलने वाले विद्युत संयंत्र की विशेष प्रासंगिकता का एक अन्य लाभ यह है कि इस प्रणाली का उपयोग ऊष्मा भंडारण विधि के रूप में किया जा सकता है, जहां बर्फ का निर्माण होता है और भूमिगत बर्फ के बांधों में बर्फ जमा होती है, खासकर चरम अवधि के दौरान।
इस दूसरे लाभ के कारण एस्कोम समर्थित एक उद्योग साझेदारी परियोजना का विकास हुआ है, जिसके तहत हाउडेन दुनिया की सबसे गहरी भूमिगत खानों, म्पोनेन्ग और मोआब हॉटसोंग में परीक्षण मामलों के साथ, बिजली की चरम मांग को कम करने के लिए आइस मेकर के उपयोग की जांच कर रहा है।
“हमने रात में (काम के घंटों के बाद) बांध को जमा दिया और व्यस्त समय के दौरान खदान को ठंडा रखने के लिए पानी और पिघली हुई बर्फ का इस्तेमाल किया,” वासरमैन ने बताया। “व्यस्त समय के दौरान बेस कूलिंग यूनिट बंद कर दी जाती हैं, जिससे ग्रिड पर भार कम हो जाता है।”
इसके परिणामस्वरूप म्पोनेन्ग में एक टर्नकी आइस मशीन का विकास हुआ, जहां हाउडेन ने 12 मेगावाट, 120 टन/घंटा की आइस मशीन के लिए सिविल, इलेक्ट्रिकल और मैकेनिकल उपकरणों सहित काम पूरा किया।
म्पोनेन्ग की मुख्य शीतलन रणनीति में हाल ही में सॉफ्ट आइस, सतही ठंडा पानी, सतही वायु कूलर (बीएसी) और एक भूमिगत शीतलन प्रणाली को शामिल किया गया है। काम के दौरान खदान के पानी में घुले हुए लवणों और क्लोराइड की उच्च सांद्रता पाई जाती है।
उनका कहना है कि दक्षिण अफ्रीका का व्यापक अनुभव और उत्पादों के बजाय समाधानों पर ध्यान केंद्रित करने से दुनिया भर में प्रशीतन प्रणालियों में लगातार बदलाव आ रहा है।
जैसा कि वासरमैन ने उल्लेख किया है, जैसे-जैसे अधिक से अधिक खदानें गहरी होती जाती हैं और खदानों में अधिक जगह मिलती जाती है, वैसे-वैसे दुनिया के अन्य हिस्सों में भी इस तरह के समाधान आसानी से देखे जा सकते हैं।
मीनहार्ड्ट ने कहा: "हाउडेन दशकों से दक्षिण अफ्रीका को अपनी गहरी खदान शीतलन तकनीक का निर्यात कर रहा है। उदाहरण के लिए, हमने 1990 के दशक में नेवादा में भूमिगत सोने की खदानों के लिए खदान शीतलन समाधान प्रदान किए थे।"
उन्होंने कहा, “दक्षिण अफ्रीका की कुछ खानों में इस्तेमाल की जाने वाली एक दिलचस्प तकनीक है लोड ट्रांसफर के लिए थर्मल बर्फ का भंडारण – थर्मल ऊर्जा को बड़े बर्फ के बांधों में संग्रहित किया जाता है। बर्फ का उत्पादन व्यस्त समय के दौरान होता है और उसी समय इसका उपयोग किया जाता है।” उन्होंने आगे कहा, “परंपरागत रूप से, प्रशीतन इकाइयों को अधिकतम परिवेश तापमान के लिए डिज़ाइन किया जाता है जो गर्मियों के महीनों में दिन में तीन घंटे तक पहुंच सकता है। हालांकि, यदि आपके पास शीतलन ऊर्जा को संग्रहित करने की क्षमता है, तो आप उस क्षमता को कम कर सकते हैं।”
उन्होंने कहा, “यदि आपके पास उच्च पीक रेट वाली योजना है और आप ऑफ-पीक अवधि के दौरान कम दरों पर अपग्रेड करना चाहते हैं, तो ये बर्फ बनाने के समाधान एक मजबूत व्यावसायिक विकल्प साबित हो सकते हैं। संयंत्र के लिए प्रारंभिक पूंजी कम परिचालन लागत की भरपाई कर सकती है।”
वहीं दूसरी ओर, दक्षिण अफ्रीका की खानों में दशकों से इस्तेमाल होने वाला बीएसी वैश्विक स्तर पर अधिकाधिक महत्व प्राप्त कर रहा है।
पारंपरिक बीएसी डिज़ाइनों की तुलना में, नवीनतम पीढ़ी के बीएसी अपने पूर्ववर्तियों की तुलना में उच्च तापीय दक्षता, कम खदान वायु तापमान सीमा और छोटे आकार के होते हैं। इनमें हाउडेन वेंटसिम कंट्रोल प्लेटफॉर्म में कूलिंग-ऑन-डिमांड (सीओडी) मॉड्यूल भी एकीकृत है, जो भूमिगत आवश्यकताओं के अनुरूप कॉलर वायु तापमान को स्वचालित रूप से समायोजित करता है।
पिछले एक वर्ष में, हाउडेन ने ब्राजील और बुर्किना फासो में ग्राहकों को तीन नई पीढ़ी के बीएसी वितरित किए हैं।
कंपनी कठिन परिचालन स्थितियों के लिए अनुकूलित समाधान भी तैयार करने में सक्षम है; इसका एक हालिया उदाहरण दक्षिण ऑस्ट्रेलिया में कैरापाटीना खदान में ओजेड मिनरल्स के लिए बीएसी अमोनिया कूलर की 'अद्वितीय' स्थापना है।
“ऑस्ट्रेलिया में पानी की अनुपलब्धता के कारण हाउडेन ने हाउडेन अमोनिया कंप्रेसर और क्लोज्ड लूप ड्राई एयर कूलर के साथ ड्राई कंडेंसर स्थापित किए,” वासरमैन ने इस इंस्टॉलेशन के बारे में कहा। “चूंकि यह एक 'ड्राई' इंस्टॉलेशन है और पानी की प्रणालियों में स्थापित ओपन स्प्रे कूलर नहीं है, इसलिए ये कूलर अधिकतम दक्षता के लिए डिज़ाइन किए गए हैं।”
कंपनी वर्तमान में बुर्किना फासो में यारामोको फोर्टुना सिल्वर (पूर्व में रॉक्सगोल्ड) खदान में डिजाइन और निर्मित 8 मेगावाट के ऑनशोर बीएसी संयंत्र (नीचे चित्र में दिखाया गया है) के लिए अपटाइम मॉनिटरिंग समाधान का परीक्षण कर रही है।
जोहान्सबर्ग स्थित हाउडेन संयंत्र द्वारा नियंत्रित यह प्रणाली कंपनी को संभावित दक्षता सुधारों और संयंत्र को सर्वोत्तम स्तर पर संचालित रखने के लिए रखरखाव संबंधी सलाह देने में सक्षम बनाती है। ब्राजील के एरो कॉपर स्थित काराइबा खनन परिसर में स्थित बीएसी इकाई भी इसी सुविधा का उपयोग करने के लिए डिज़ाइन की गई है।
टोटल माइन वेंटिलेशन सॉल्यूशंस (टीएमवीएस) प्लेटफॉर्म स्थायी मूल्यवर्धित संबंधों का निर्माण जारी रखे हुए है और कंपनी 2021 में देश में वेंटिलेशन ऑन डिमांड (वीओडी) की दो व्यवहार्यता अध्ययन शुरू करेगी।
जिम्बाब्वे की सीमा पर स्थित यह कंपनी एक ऐसी परियोजना पर काम कर रही है जो भूमिगत खानों में स्वचालित दरवाजों के लिए वीडियो-ऑन-डिमांड सुविधा को सक्षम बनाएगी, जिससे वे अलग-अलग अंतराल पर खुल सकेंगे और वाहन की विशिष्ट आवश्यकताओं के आधार पर ठंडी हवा की सही मात्रा प्रदान कर सकेंगे।
मौजूदा उपलब्ध खनन अवसंरचना और आसानी से उपलब्ध डेटा स्रोतों का उपयोग करते हुए इस प्रौद्योगिकी का विकास, हाउडेन के भविष्य के उत्पादों का एक महत्वपूर्ण हिस्सा होगा।
दक्षिण अफ्रीका में हाउडेन का अनुभव: जानें कि कैसे गहरी सोने की खानों में खराब जल गुणवत्ता से निपटने के लिए शीतलन समाधान तैयार किए जाते हैं, ग्रिड समस्याओं से बचने के लिए समाधानों को यथासंभव ऊर्जा कुशल कैसे बनाया जाता है, और विश्व स्तर पर सबसे सख्त वायु गुणवत्ता आवश्यकताओं, तापमान और व्यावसायिक स्वास्थ्य आवश्यकताओं को कैसे पूरा किया जाता है। यह अनुभव दुनिया भर की खानों के लिए लाभकारी साबित होता रहेगा।
इंटरनेशनल माइनिंग टीम पब्लिशिंग लिमिटेड, 2 क्लेरिज कोर्ट, लोअर किंग्स रोड, बर्कहैमस्टेड, हर्टफोर्डशायर, इंग्लैंड, HP4 2AF, यूके