Lombong itu semakin dalam setiap tahun – 30 m, menurut laporan industri.
Apabila kedalaman meningkat, begitu juga keperluan untuk pengudaraan dan penyejukan, dan Howden mengetahui perkara ini daripada pengalaman bekerja dengan lombong terdalam di Afrika Selatan.
Howden ditubuhkan pada tahun 1854 oleh James Howden di Scotland sebagai sebuah syarikat kejuruteraan marin dan memasuki Afrika Selatan pada tahun 1950-an untuk memenuhi keperluan industri perlombongan dan kuasa. Menjelang tahun 1960-an, syarikat itu membantu melengkapkan lombong emas dalam negara dengan semua sistem pengudaraan dan penyejukan yang diperlukan untuk mengekstrak bijih sejauh beberapa batu di bawah tanah dengan selamat dan cekap.
"Pada mulanya, lombong itu hanya menggunakan pengudaraan sebagai kaedah penyejukan, tetapi apabila kedalaman perlombongan meningkat, penyejukan mekanikal diperlukan untuk mengimbangi beban haba yang semakin meningkat di lombong," kata Teunes Wasserman, ketua bahagian Penyejukan dan Pemampat Lombong Howden, kepada IM.
Banyak lombong emas dalam di Afrika Selatan telah memasang penyejuk emparan Freon™ di atas dan di bawah tanah untuk menyediakan penyejukan yang diperlukan untuk kakitangan dan peralatan bawah tanah.
Walaupun terdapat peningkatan dalam status quo, sistem pelesapan haba mesin bawah tanah terbukti bermasalah, kerana kapasiti penyejukan mesin terhad oleh suhu dan jumlah udara ekzos yang tersedia, kata Wasserman. Pada masa yang sama, kualiti air lombong menyebabkan pengotoran teruk pada penukar haba cangkerang dan tiub yang digunakan dalam penyejuk emparan awal ini.
Untuk menyelesaikan masalah ini, lombong-lombong mula mengepam udara sejuk dari permukaan ke tanah. Walaupun ini meningkatkan kapasiti penyejukan, infrastruktur yang diperlukan mengambil ruang dalam silo dan prosesnya memerlukan tenaga dan tenaga yang banyak.
Untuk menangani isu-isu ini, lombong ingin memaksimumkan jumlah udara sejuk yang dibawa ke tanah melalui unit air sejuk.
Ini mendorong Howden untuk memperkenalkan penyejuk skru amino di lombong-lombong di Afrika Selatan, pertama secara serentak selepas penyejuk emparan permukaan sedia ada. Ini telah membawa kepada perubahan berperingkat dalam jumlah penyejuk yang boleh dibekalkan ke lombong-lombong emas bawah tanah yang dalam ini, mengakibatkan penurunan purata suhu air permukaan dari 6-8°C kepada 1°C. Lombong ini boleh menggunakan infrastruktur saluran paip lombong yang sama, yang kebanyakannya telah dipasang, sambil meningkatkan jumlah penyejukan yang dihantar ke lapisan yang lebih dalam dengan ketara.
Kira-kira 20 tahun selepas pengenalan WRV 510, Howden, pemain pasaran terkemuka dalam bidang ini, telah membangunkan WRV 510, sebuah pemampat skru blok besar dengan rotor 510 mm. Ia merupakan salah satu pemampat skru terbesar di pasaran pada masa itu dan sepadan dengan saiz modul penyejuk yang diperlukan untuk menyejukkan lombong-lombong Afrika Selatan yang dalam itu.
“Ini merupakan pengubah keadaan kerana lombong boleh memasang penyejuk tunggal 10-12 MW dan bukannya sekumpulan penyejuk,” kata Wasserman. “Dalam masa yang sama, ammonia sebagai bahan pendingin hijau sangat sesuai untuk kombinasi pemampat skru dan penukar haba plat.”
Pertimbangan ammonia telah diformalkan dalam spesifikasi dan piawaian keselamatan untuk ammonia untuk industri perlombongan, dengan Howden memainkan peranan penting dalam proses reka bentuk. Ia telah dikemas kini dan digabungkan ke dalam undang-undang Afrika Selatan.
Kejayaan ini dibuktikan dengan pemasangan lebih daripada 350 MW kapasiti penyejukan ammonia oleh industri perlombongan Afrika Selatan, yang dianggap terbesar di dunia.
Tetapi inovasi Howden di Afrika Selatan tidak terhenti di situ: pada tahun 1985 syarikat itu menambah mesin ais permukaan kepada rangkaian penyejuk lombongnya yang semakin berkembang.
Memandangkan pilihan penyejukan permukaan dan bawah tanah dimaksimumkan atau dianggap terlalu mahal, lombong memerlukan penyelesaian penyejukan baharu untuk mengembangkan lagi perlombongan ke tahap yang lebih dalam.
Howden memasang loji pembuatan ais pertamanya (contoh di bawah) pada tahun 1985 di EPM (East Rand Proprietary Mine) di timur Johannesburg, yang mempunyai kapasiti penyejukan keseluruhan sekitar 40 MW dan kapasiti ais sebanyak 4320 tan/j.
Asas operasi ini adalah pembentukan ais di permukaan dan mengangkutnya melalui lombong ke empangan ais bawah tanah, di mana air dari empangan ais kemudiannya diedarkan di stesen penyejukan bawah tanah atau digunakan sebagai air proses untuk menggerudi telaga. Ais yang cair kemudiannya dipam kembali ke permukaan.
Manfaat utama sistem pembuat ais ini ialah kos pengepaman yang dikurangkan, yang mengurangkan kos operasi yang berkaitan dengan sistem air sejuk permukaan sebanyak kira-kira 75-80%. Ia bergantung kepada "tenaga penyejukan yang tersimpan dalam peralihan fasa air" yang wujud, kata Wasserman, menjelaskan bahawa 1kg/s ais mempunyai kapasiti penyejukan yang sama seperti 4.5-5kg/s air beku.
Disebabkan oleh "kecekapan kedudukan yang unggul", empangan bawah tanah boleh dikekalkan pada suhu 2-5°C untuk meningkatkan prestasi terma stesen penyejukan udara bawah tanah, sekali gus memaksimumkan kapasiti penyejukan.
Satu lagi kelebihan kerelevanan loji janakuasa ais di Afrika Selatan, sebuah negara yang terkenal dengan grid kuasanya yang tidak stabil, ialah keupayaan sistem untuk digunakan sebagai kaedah penyimpanan haba, di mana ais dicipta dan terkumpul di empangan ais bawah tanah dan semasa tempoh puncak.
Manfaat yang kedua telah membawa kepada pembangunan projek perkongsian industri yang disokong Eskom di mana Howden sedang menyiasat penggunaan pembuat ais untuk mengurangkan permintaan elektrik puncak, dengan kes ujian di Mponeng dan Moab Hotsong, lombong bawah tanah terdalam di dunia.
“Kami membekukan empangan pada waktu malam (selepas waktu operasi) dan menggunakan air dan ais cair sebagai sumber penyejukan untuk lombong semasa waktu puncak,” jelas Wasserman. “Unit penyejukan asas dimatikan semasa waktu puncak, yang mengurangkan beban pada grid.”
Ini membawa kepada pembangunan mesin ais siap guna di Mponeng, di mana Howden menyiapkan kerja-kerja termasuk peralatan awam, elektrik dan mekanikal untuk mesin ais 12 MW, 120 tan/j.
Tambahan terbaru kepada strategi penyejukan teras Mponeng termasuk ais lembut, air sejuk permukaan, penyejuk udara permukaan (BAC) dan sistem penyejukan bawah tanah. Kehadiran kepekatan garam dan klorida terlarut yang tinggi di perairan lombong semasa kerja.
Kekayaan pengalaman dan tumpuan Afrika Selatan terhadap penyelesaian, bukan sekadar produk, terus mengubah sistem penyejukan di seluruh dunia, katanya.
Seperti yang dinyatakan oleh Wasserman, apabila semakin banyak lombong digali lebih dalam dan lebih banyak ruang di lombong, mudah untuk melihat penyelesaian seperti ini ditemui di bahagian lain dunia.
Meinhardt berkata: “Howden telah mengeksport teknologi penyejukan lombong dalam mereka ke Afrika Selatan selama beberapa dekad. Contohnya, kami membekalkan penyelesaian penyejukan lombong untuk lombong emas bawah tanah di Nevada pada tahun 1990-an.
“Satu teknologi menarik yang digunakan di beberapa lombong Afrika Selatan ialah penyimpanan ais terma untuk pemindahan beban – tenaga terma disimpan dalam empangan ais yang besar. Ais dihasilkan semasa waktu puncak dan digunakan semasa waktu puncak,” katanya. “Secara tradisinya, unit penyejukan direka bentuk untuk suhu ambien maksimum yang boleh mencapai tiga jam sehari semasa bulan-bulan musim panas. Walau bagaimanapun, jika anda mempunyai keupayaan untuk menyimpan tenaga penyejukan, anda boleh mengurangkan kapasiti tersebut.”
“Jika anda mempunyai pelan dengan kadar puncak yang agak tinggi dan ingin menaik taraf kepada kadar yang lebih murah semasa tempoh luar puncak, penyelesaian pembuatan ais ini boleh menjadi asas perniagaan yang kukuh,” katanya. “Modal permulaan untuk kilang ini boleh mengimbangi kos operasi yang lebih rendah.”
Pada masa yang sama, BAC, yang telah digunakan di lombong Afrika Selatan selama beberapa dekad, semakin mendapat kepentingan global.
Berbanding dengan reka bentuk BAC tradisional, generasi BAC terkini mempunyai kecekapan terma yang lebih tinggi berbanding model sebelumnya, had suhu udara lombong yang lebih rendah dan jejak yang lebih kecil. Ia juga mengintegrasikan modul penyejukan atas permintaan (CoD) ke dalam platform Howden Ventsim CONTROL, yang secara automatik melaraskan suhu udara kolar untuk memenuhi keperluan bawah permukaan.
Sepanjang tahun lalu, Howden telah menghantar tiga BAC generasi baharu kepada pelanggan di Brazil dan Burkina Faso.
Syarikat ini juga berupaya menghasilkan penyelesaian tersuai untuk keadaan operasi yang sukar; contoh terbaru ialah pemasangan penyejuk ammonia BAC yang 'unik' untuk OZ Minerals di lombong Carrapateena di Australia Selatan.
“Howden memasang kondenser kering dengan pemampat ammonia Howden dan penyejuk udara kering gelung tertutup di Australia tanpa bekalan air,” kata Wasserman mengenai pemasangan tersebut. “Memandangkan ini adalah pemasangan 'kering' dan bukan penyejuk semburan terbuka yang dipasang dalam sistem air, penyejuk ini direka bentuk untuk kecekapan maksimum.”
Syarikat itu sedang menguji penyelesaian pemantauan masa operasi untuk loji BAC darat 8 MW (gambar di bawah) yang direka bentuk dan dibina di lombong Yaramoko Fortuna Silver (dahulunya Roxgold) di Burkina Faso.
Sistem yang dikawal oleh kilang Howden di Johannesburg ini membolehkan syarikat menasihati tentang potensi penambahbaikan kecekapan dan penyelenggaraan bagi memastikan kilang beroperasi pada tahap optimum. Unit BAC di kompleks perlombongan Caraiba di Ero Copper, Brazil juga direka bentuk untuk menggunakan ciri ini.
Platform Penyelesaian Pengudaraan Lombong Penuh (TMVS) terus membina hubungan nilai tambah yang mampan dan syarikat itu akan melancarkan dua kajian kebolehlaksanaan Pengudaraan Atas Permintaan (VoD) di negara ini pada tahun 2021.
Tepat di sempadan Zimbabwe, syarikat itu sedang mengusahakan projek yang akan membolehkan pintu automatik di lombong bawah tanah dirakam video atas permintaan, membolehkannya dibuka pada selang masa yang berbeza-beza dan menyediakan jumlah udara penyejukan yang tepat bergantung pada keperluan khusus kenderaan.
Pembangunan teknologi ini, menggunakan infrastruktur perlombongan sedia ada dan sumber data sedia ada, akan menjadi bahagian penting dalam produk masa hadapan Howden.
Pengalaman Howden di Afrika Selatan: Pelajari cara mereka bentuk penyelesaian penyejukan untuk menangani kualiti air yang buruk di lombong emasnya yang dalam, cara menjadikan penyelesaian secekap tenaga yang mungkin untuk mengelakkan masalah grid dan cara memenuhi beberapa keperluan kualiti udara yang paling ketat. keperluan suhu dan kesihatan pekerjaan di seluruh dunia Peraturan – akan terus membuahkan hasil untuk lombong di seluruh dunia.
International Mining Team Publishing Ltd 2 Claridge Court, Lower Kings Road Berkhamsted, Hertfordshire England HP4 2AF, UK