Náman dýpkar með hverju ári – 30 metrar, samkvæmt skýrslum frá iðnaðinum.
Þegar dýpi eykst eykst einnig þörfin fyrir loftræstingu og kælingu, og Howden veit þetta af reynslu sinni af því að vinna með djúpustu námurnar í Suður-Afríku.
Howden var stofnað árið 1854 af James Howden í Skotlandi sem skipaverkfræðifyrirtæki og hóf starfsemi í Suður-Afríku á sjötta áratugnum til að þjóna þörfum námu- og orkuiðnaðarins. Á sjöunda áratugnum aðstoðaði fyrirtækið við að útbúa djúpar gullnámur landsins með öllum þeim loftræsti- og kælikerfum sem þurfti til að vinna málmgrýti kílómetra neðanjarðar á öruggan og skilvirkan hátt.
„Í upphafi notaði námurnar eingöngu loftræstingu sem kæliaðferð, en eftir því sem námadýpi jókst þurfti vélræna kælingu til að bæta upp fyrir vaxandi hitaálag í námunni,“ sagði Teunes Wasserman, yfirmaður kælingar- og þjöppudeildar Howden í námum, við IM.
Margar djúpar gullnámur í Suður-Afríku hafa sett upp Freon™ miðflóttakæla ofanjarðar og neðanjarðar til að veita nauðsynlega kælingu fyrir starfsfólk og búnað neðanjarðar.
Þrátt fyrir að staða mála hefði batnað reyndist varmadreifingarkerfi neðanjarðarvélarinnar vandasamt, þar sem kæligeta vélarinnar var takmörkuð af hitastigi og magni útblásturslofts, sagði Wasserman. Á sama tíma olli gæði námuvatnsins miklum óhreinindum í rörlaga varmaskiptirunum sem notaðir voru í þessum fyrstu miðflóttakælurum.
Til að leysa þetta vandamál fóru námurnar að dæla köldu lofti frá yfirborðinu til jarðar. Þótt þetta auki kæligetu tekur nauðsynlegur innviður pláss í sílóinu og ferlið er bæði orkufrekt og orkufrekt.
Til að takast á við þessi vandamál vilja námur hámarka magn kalda lofts sem fært er til jarðar í gegnum kælivatnseiningarnar.
Þetta varð til þess að Howden kynnti til sögunnar amínóskrúfukæla í námum í Suður-Afríku, fyrst samhliða núverandi yfirborðskælum með miðflóttaaflskælum. Þetta hefur leitt til mikillar breytingar á magni kælivökva sem hægt er að veita þessum djúpu neðanjarðar gullnámum, sem leiðir til lækkunar á meðalhita yfirborðsvatns úr 6-8°C í 1°C. Náman getur notað sömu námuleiðslukerfi, sem mörg hver eru þegar uppsett, en aukið verulega magn kælingar sem veitt er í dýpri lög.
Um það bil 20 árum eftir að WRV 510 kom á markaðinn þróaði Howden, leiðandi aðili á þessu sviði, WRV 510, stóra skrúfuþjöppu með 510 mm snúningshluta. Hún var ein stærsta skrúfuþjöppan á markaðnum á þeim tíma og passaði við stærð kælieiningarinnar sem þurfti til að kæla djúpar námurnar í Suður-Afríku.
„Þetta breytir öllu því námur geta sett upp eina 10-12 MW kælieiningu í stað fjölda kælieininga,“ sagði Wasserman. „Á sama tíma hentar ammoníak sem grænt kælimiðill vel fyrir samsetningar af skrúfuþjöppum og plötuhitaskiptum.“
Atriði sem varða ammóníak voru formlega sett í forskriftir og öryggisstaðla fyrir ammóníak fyrir námuiðnaðinn, þar sem Howden gegndi mikilvægu hlutverki í hönnunarferlinu. Þau hafa verið uppfærð og felld inn í suðurafrísk lög.
Þessi árangur sést af uppsetningu meira en 350 MW af ammoníakkæligetu af hálfu námuiðnaðar Suður-Afríku, sem er talinn sá stærsti í heimi.
En nýsköpun Howden í Suður-Afríku stoppaði ekki þar: árið 1985 bætti fyrirtækið yfirborðsísvél við vaxandi úrval sitt af námukælum.
Þar sem kælingarmöguleikar á yfirborði og neðanjarðar eru orðnir hámarksnýttir eða taldir of dýrir, þurfa námur nýja kælilausn til að auka enn frekar námuvinnslu á dýpri svæðum.
Howden setti upp fyrstu ísframleiðslustöð sína (dæmi hér að neðan) árið 1985 í EPM (East Rand Proprietary Mine) austan við Jóhannesarborg, sem hefur heildarkæligetu upp á um 40 MW og ísframleiðslugetu upp á 4320 tonn/klst.
Grunnurinn að starfseminni er myndun íss á yfirborðinu og flutningur hans í gegnum námuna að neðanjarðarísstíflu, þar sem vatnið úr stíflunni er síðan dælt í gegnum neðanjarðarkælistöðvar eða notað sem vinnsluvatn fyrir borun brunna. Bræddi ísinn er síðan dælt aftur upp á yfirborðið.
Helsti kosturinn við þetta ísframleiðslukerfi er lægri dælukostnaður, sem dregur úr rekstrarkostnaði sem tengist yfirborðskerfum fyrir kælt vatn um það bil 75-80%. Þetta snýst um meðfædda „kæliorku sem geymd er í fasabreytingum vatns,“ sagði Wasserman og útskýrði að 1 kg/s af ís hefur sömu kæligetu og 4,5-5 kg/s af frosnu vatni.
Vegna „framúrskarandi staðsetningarhagkvæmni“ er hægt að halda neðanjarðarstíflunni við 2-5°C til að bæta varmaafköst neðanjarðarloftkælistöðvarinnar og hámarka kæligetu sína aftur.
Annar kostur við sérstaka mikilvægi ísorkuver í Suður-Afríku, landi sem er þekkt fyrir óstöðugt raforkukerfi, er geta kerfisins til að geyma varma, þar sem ís er búinn til og safnast fyrir í neðanjarðarísstíflum og á annatíma.
Síðastnefndi ávinningurinn hefur leitt til þróunar á samstarfsverkefni í greininni, sem Eskom styður, þar sem Howden rannsakar notkun ísframleiðenda til að draga úr hámarks rafmagnsþörf, með tilraunatilvikum í Mponeng og Moab Hotsong, djúpustu neðanjarðarnámum heims.
„Við frystum stífluna á nóttunni (eftir lokun) og notuðum vatn og bræddan ís sem kælibúnað fyrir námuna á annatíma,“ útskýrði Wasserman. „Grunnkælieiningarnar eru slökktar á annatíma, sem dregur úr álagi á raforkukerfið.“
Þetta leiddi til þróunar á tilbúinni ísvél í Mponeng, þar sem Howden lauk verkinu, þar á meðal byggingar-, rafmagns- og vélbúnaði fyrir 12 MW, 120 tonna/klst ísvél.
Nýlegar viðbætur við kjarnakælingaráætlun Mponeng eru meðal annars mjúkís, yfirborðskælt vatn, yfirborðsloftkælar (BAC) og neðanjarðarkælikerfi. Aukinn styrkur uppleystra salta og klóríða í námugötum meðan á vinnu stendur.
Reynsla Suður-Afríku og áhersla hennar á lausnir, ekki bara vörur, heldur áfram að umbreyta kælikerfum um allan heim, segir hann.
Eins og Wasserman nefndi, eftir því sem fleiri og fleiri námur fara dýpra og meira pláss í námunum, er auðvelt að sjá lausnir eins og þessa finnast í öðrum heimshlutum.
Meinhardt sagði: „Howden hefur flutt út tækni sína til djúpkælingar í námur til Suður-Afríku í áratugi. Til dæmis útveguðum við kælilausnir fyrir neðanjarðar gullnámur í Nevada á tíunda áratugnum.“
„Áhugaverð tækni sem notuð er í sumum námum í Suður-Afríku er geymsla á varmaís til að flytja álag – varmaorka er geymd í stórum ísstíflum. Ís er framleiddur á annatíma og notaður á annatíma,“ sagði hann. „Hefðbundið eru kælieiningar hannaðar fyrir hámarks umhverfishita sem getur náð þremur klukkustundum á dag á sumarmánuðum. Hins vegar, ef þú hefur möguleika á að geyma kæliorku, geturðu dregið úr þeirri afkastagetu.“
„Ef þú ert með áætlun með tiltölulega háa álagsgjöld og vilt uppfæra í lægra verð utan háannatíma, þá geta þessar ísframleiðslulausnir verið góð viðskiptaástæða,“ sagði hann. „Upphafsfjármagnið fyrir verksmiðjuna getur vegað upp á móti lægri rekstrarkostnaði.“
Á sama tíma er áfengis- og kolvetnisalkóhól (BAC), sem hefur verið notað í námum í Suður-Afríku í áratugi, að öðlast sífellt meiri og meiri mikilvægi á heimsvísu.
Í samanburði við hefðbundnar hönnun á námuvinnslukerfum (BAC) hefur nýjasta kynslóð BAC meiri varmanýtni en forverar þeirra, lægri lofthitamörk í námum og minni pláss. Þær samþætta einnig kælikerfi eftir þörfum (CoD) í Howden Ventsim CONTROL kerfið, sem aðlagar sjálfkrafa lofthita í kraganum að þörfum neðanjarðar.
Á síðasta ári hefur Howden afhent þrjár nýjar kynslóðir áfengislofttegunda (BAC) til viðskiptavina í Brasilíu og Búrkína Fasó.
Fyrirtækið getur einnig framleitt sérsniðnar lausnir fyrir erfiðar rekstraraðstæður; nýlegt dæmi er „einstök“ uppsetning á BAC ammóníakkælum fyrir OZ Minerals í Carrapateena námunni í Suður-Ástralíu.
„Howden setti upp þurrkæla með Howden ammoníakþjöppum og lokuðum þurrloftkælum í Ástralíu þegar vatn var ekki tiltækt,“ sagði Wasserman um uppsetninguna. „Þar sem þetta er „þurr“ uppsetning og ekki opnir úðakælar sem eru settir upp í vatnskerfum, eru þessir kælar hannaðir til að hámarka skilvirkni.“
Fyrirtækið er nú að prófa lausn til að fylgjast með rekstrartíma fyrir 8 MW blóðkalkýlisverksmiðju á landi (sjá mynd hér að neðan) sem hönnuð og byggð var í Yaramoko Fortuna Silver (áður Roxgold) námunni í Búrkína Fasó.
Kerfið, sem er stjórnað af verksmiðjunni í Howden í Jóhannesarborg, gerir fyrirtækinu kleift að ráðleggja um mögulegar úrbætur á skilvirkni og viðhald til að halda verksmiðjunni í sem bestu formi. BAC-einingin í námuvinnslusvæðinu Caraiba í Ero Copper í Brasilíu er einnig hönnuð til að nota þennan eiginleika.
Heildarkerfi fyrir loftræstingu í námuiðnaði (TMVS) heldur áfram að byggja upp sjálfbær virðisaukandi tengsl og fyrirtækið mun hefja tvær hagkvæmnisrannsóknir á loftræstingu eftir þörfum (VoD) í landinu árið 2021.
Rétt við landamæri Simbabve vinnur fyrirtækið að verkefni sem mun gera kleift að nota myndbandsupptökur eftir þörfum fyrir sjálfvirkar hurðir í neðanjarðarnámum, sem gerir þeim kleift að opnast með mismunandi millibili og veita nákvæmlega rétt magn af kælilofti eftir þörfum ökutækisins.
Þessi tækniþróun, sem notar núverandi námuvinnsluinnviði og tilbúnar gagnalindir, verður mikilvægur hluti af framtíðarvörum Howden.
Reynsla Howden í Suður-Afríku: Lærðu hvernig á að hanna kælilausnir til að takast á við lélega vatnsgæði í djúpum gullnámum sínum, hvernig á að gera lausnir eins orkusparandi og mögulegt er til að forðast vandamál í raforkukerfinu og hvernig á að uppfylla nokkrar af ströngustu kröfum um loftgæði. Kröfur um hitastig og vinnuvernd um allan heim. Reglugerðir – munu halda áfram að skila sér í námur um allan heim.
International Mining Team Publishing Ltd., 2 Claridge Court, Lower Kings Road, Berkhamsted, Hertfordshire, England HP4 2AF, Bretland.