Mgodi unazidi kuwa na kina kirefu kila mwaka - mita 30, kulingana na ripoti za tasnia.
Kadri kina kinavyoongezeka, ndivyo hitaji la uingizaji hewa na upoezaji linavyoongezeka, na Howden anajua hili kutokana na uzoefu wake wa kufanya kazi na migodi yenye kina kirefu zaidi Afrika Kusini.
Howden ilianzishwa mwaka wa 1854 na James Howden huko Scotland kama kampuni ya uhandisi wa baharini na iliingia Afrika Kusini katika miaka ya 1950 ili kukidhi mahitaji ya viwanda vya madini na umeme. Kufikia miaka ya 1960, kampuni hiyo ilisaidia kuandaa migodi ya dhahabu ya kina kirefu ya nchi hiyo kwa mifumo yote ya uingizaji hewa na upoezaji inayohitajika ili kuchimba madini kwa usalama na kwa ufanisi chini ya ardhi.
"Hapo awali, mgodi ulitumia uingizaji hewa tu kama njia ya kupoeza, lakini kina cha uchimbaji kilipoongezeka, upoezaji wa mitambo ulihitajika ili kufidia mzigo wa joto uliokuwa ukiongezeka mgodini," Teunes Wasserman, mkuu wa kitengo cha Kupoeza na Kushinikiza Migodi cha Howden, aliiambia IM.
Migodi mingi ya dhahabu yenye kina kirefu nchini Afrika Kusini imeweka vipozeo vya Freon™ centrifugal juu na chini ya ardhi ili kutoa upoezaji unaohitajika kwa wafanyakazi na vifaa vya chini ya ardhi.
Licha ya uboreshaji wa hali ilivyo, mfumo wa kusafisha joto wa mashine ya chini ya ardhi ulithibitika kuwa na matatizo, kwani uwezo wa kupoeza wa mashine ulikuwa mdogo kutokana na halijoto na kiasi cha hewa ya kutolea moshi inayopatikana, Wasserman alisema. Wakati huo huo, ubora wa maji ya mgodi ulisababisha uchafu mkubwa wa vibadilisha joto vya ganda na mirija vilivyotumika katika vipozaji hivi vya awali vya centrifugal.
Ili kutatua tatizo hili, migodi ilianza kusukuma hewa baridi kutoka juu hadi chini. Ingawa hii inaongeza uwezo wa kupoeza, miundombinu muhimu inachukua nafasi katika silo na mchakato huo unatumia nishati na nishati nyingi.
Ili kushughulikia masuala haya, migodi inataka kuongeza kiwango cha hewa baridi inayoletwa ardhini kupitia vitengo vya maji baridi.
Hii ilimsukuma Howden kuanzisha vipozeo vya amino katika migodi nchini Afrika Kusini, kwanza sanjari baada ya vipozeo vya sentrifugal vilivyopo juu ya ardhi. Hii imesababisha mabadiliko ya hatua kwa hatua katika kiasi cha kipozeo ambacho kinaweza kutolewa kwa migodi hii ya dhahabu yenye kina kirefu chini ya ardhi, na kusababisha kupungua kwa wastani wa joto la maji ya juu ya ardhi kutoka 6-8°C hadi 1°C. Mgodi unaweza kutumia miundombinu ile ile ya bomba la mgodi, ambayo mingi yake tayari imewekwa, huku ikiongeza kwa kiasi kikubwa kiwango cha upozeo kinachopelekwa kwenye tabaka za ndani zaidi.
Takriban miaka 20 baada ya kuanzishwa kwa WRV 510, Howden, mchezaji anayeongoza sokoni, alitengeneza WRV 510, kifaa kikubwa cha skrubu cha vitalu chenye rotor ya 510 mm. Ilikuwa mojawapo ya vikandamizaji vikubwa zaidi vya skrubu sokoni wakati huo na ililingana na ukubwa wa moduli ya chiller inayohitajika ili kupoeza migodi hiyo mikubwa ya Afrika Kusini.
"Hili ni jambo la kubadilisha mchezo kwa sababu migodi inaweza kusakinisha kipozeo kimoja cha MW 10-12 badala ya kundi la vipozeo," Wasserman alisema. "Kati ya wakati huo huo, amonia kama kipozeo cha kijani inafaa kwa mchanganyiko wa vipozeo vya skrubu na vibadilisha joto vya sahani."
Masuala ya Amonia yaliwekwa rasmi katika vipimo na viwango vya usalama vya amonia kwa tasnia ya madini, huku Howden ikichukua jukumu muhimu katika mchakato wa usanifu. Yamesasishwa na kuingizwa katika sheria ya Afrika Kusini.
Mafanikio haya yanathibitishwa na ufungaji wa zaidi ya MW 350 za uwezo wa kupoeza amonia na tasnia ya madini ya Afrika Kusini, ambayo inachukuliwa kuwa kubwa zaidi duniani.
Lakini uvumbuzi wa Howden nchini Afrika Kusini haukuishia hapo: mnamo 1985 kampuni hiyo iliongeza mashine ya barafu ya uso kwenye aina yake inayokua ya vipoezaji vya migodi.
Kwa kuwa chaguzi za kupoeza juu na chini ya ardhi zinaongezwa au zinachukuliwa kuwa ghali sana, migodi inahitaji suluhisho jipya la kupoeza ili kupanua uchimbaji zaidi hadi viwango vya ndani zaidi.
Howden iliweka kiwanda chake cha kwanza cha kutengeneza barafu (mfano hapa chini) mnamo 1985 katika EPM (Mgodi wa Wamiliki wa East Rand) mashariki mwa Johannesburg, ambao una uwezo wa mwisho wa kupoeza wa takriban MW 40 na uwezo wa barafu wa tani 4320 kwa saa.
Msingi wa operesheni hiyo ni uundaji wa barafu juu ya uso na kuisafirisha kupitia mgodi hadi kwenye bwawa la barafu la chini ya ardhi, ambapo maji kutoka kwenye bwawa la barafu husambazwa katika vituo vya kupoeza chini ya ardhi au kutumika kama maji ya kusindika kwa ajili ya kuchimba visima. Barafu iliyoyeyuka husukumwa tena kwenye uso.
Faida kuu ya mfumo huu wa kutengeneza barafu ni gharama za kusukuma maji zilizopunguzwa, ambazo hupunguza gharama za uendeshaji zinazohusiana na mifumo ya maji baridi ya juu kwa takriban 75-80%. Inategemea "nishati ya kupoeza iliyohifadhiwa katika mabadiliko ya awamu ya maji," Wasserman alisema, akielezea kwamba kilo 1/sekondi ya barafu ina uwezo sawa wa kupoeza kama kilo 4.5-5/sekondi ya maji yaliyogandishwa.
Kutokana na "ufanisi wa hali ya juu wa kuweka nafasi", bwawa la chini ya ardhi linaweza kudumishwa kwa nyuzi joto 2-5 ili kuboresha utendaji wa joto wa kituo cha kupoeza hewa chini ya ardhi, tena kuongeza uwezo wa kupoeza.
Faida nyingine ya umuhimu maalum wa kiwanda cha umeme wa barafu nchini Afrika Kusini, nchi inayojulikana kwa gridi yake ya umeme isiyo imara, ni uwezo wa mfumo kutumika kama njia ya kuhifadhi joto, ambapo barafu huundwa na kukusanywa katika mabwawa ya barafu ya chini ya ardhi na wakati wa vipindi vya kilele.
Faida ya mwisho imesababisha kuanzishwa kwa mradi wa ushirikiano wa sekta unaoungwa mkono na Eskom ambapo Howden inachunguza matumizi ya watengenezaji wa barafu ili kupunguza mahitaji ya umeme ya juu, huku majaribio yakifanyika Mponeng na Moab Hotsong, migodi ya chini ya ardhi yenye kina kirefu zaidi duniani.
"Tuligandisha bwawa usiku (baada ya saa za kazi) na kutumia maji na barafu iliyoyeyuka kama chanzo cha kupoeza mgodi wakati wa saa za kazi," Wasserman alielezea. "Vitengo vya kupoeza msingi huzimwa wakati wa vipindi vya kazi, jambo ambalo hupunguza mzigo kwenye gridi ya taifa."
Hii ilisababisha uundaji wa mashine ya barafu ya turnkey huko Mponeng, ambapo Howden ilikamilisha kazi hiyo ikijumuisha vifaa vya kiraia, umeme na mitambo kwa mashine ya barafu ya MW 12, tani 120 kwa saa.
Nyongeza za hivi karibuni katika mkakati mkuu wa upoezaji wa Mponeng ni pamoja na barafu laini, maji baridi ya juu, vipoeza hewa ya juu (BACs) na mfumo wa upoezaji wa chini ya ardhi. uwepo katika maji ya migodi wa viwango vya juu vya chumvi na kloridi zilizoyeyushwa wakati wa kazi.
Uzoefu mwingi wa Afrika Kusini na umakini wake katika suluhisho, si bidhaa pekee, unaendelea kubadilisha mifumo ya majokofu kote ulimwenguni, anasema.
Kama Wasserman alivyosema, kadri migodi inavyozidi kuongezeka na nafasi zaidi katika migodi, ni rahisi kuona suluhisho kama hili likipatikana katika sehemu zingine za dunia.
Meinhardt alisema: "Howden imekuwa ikisafirisha teknolojia yake ya kina ya kupoeza migodi kwenda Afrika Kusini kwa miongo kadhaa. Kwa mfano, tulitoa suluhisho za kupoeza migodi kwa migodi ya dhahabu ya chini ya ardhi huko Nevada miaka ya 1990.
"Teknolojia ya kuvutia inayotumika katika baadhi ya migodi ya Afrika Kusini ni uhifadhi wa barafu ya joto kwa ajili ya kuhamisha mzigo - nishati ya joto huhifadhiwa katika mabwawa makubwa ya barafu. Barafu huzalishwa wakati wa vipindi vya kilele na hutumika wakati wa vipindi vya kilele," alisema. "Kijadi, vitengo vya majokofu vimeundwa kwa ajili ya halijoto ya juu zaidi ya mazingira ambayo inaweza kufikia saa tatu kwa siku wakati wa miezi ya kiangazi. Hata hivyo, ikiwa una uwezo wa kuhifadhi nishati ya kupoeza, unaweza kupunguza uwezo huo."
"Ikiwa una mpango wenye kiwango cha juu cha kilele na unataka kuboresha hadi viwango vya bei nafuu wakati wa vipindi visivyo vya kilele, suluhisho hizi za kutengeneza barafu zinaweza kuwa msingi mzuri wa biashara," alisema. "Mtaji wa awali wa kiwanda unaweza kupunguza gharama za uendeshaji."
Wakati huo huo, BAC, ambayo imekuwa ikitumika katika migodi ya Afrika Kusini kwa miongo kadhaa, inazidi kupata umuhimu duniani kote.
Ikilinganishwa na miundo ya jadi ya BAC, kizazi kipya cha BAC kina ufanisi mkubwa wa joto kuliko watangulizi wao, hupunguza mipaka ya joto la hewa ya migodini na kiwango kidogo cha athari. Pia huunganisha moduli ya kupoeza-kwa-mahitaji (CoD) kwenye jukwaa la UDHIBITI WA Howden Ventsim, ambalo hurekebisha kiotomatiki halijoto ya hewa ya kola ili kuendana na mahitaji ya chini ya ardhi.
Katika mwaka uliopita, Howden imewasilisha BAC tatu za kizazi kipya kwa wateja nchini Brazil na Burkina Faso.
Kampuni pia ina uwezo wa kutoa suluhisho maalum kwa hali ngumu za uendeshaji; mfano wa hivi karibuni ni usakinishaji wa 'kipekee' wa vipozezi vya amonia vya BAC kwa ajili ya Minerals ya OZ katika mgodi wa Carrapateena Kusini mwa Australia.
"Howden iliweka vipozezi vikavu vyenye vikolezo vya amonia vya Howden na vipozezi vya hewa kavu vilivyofungwa nchini Australia bila maji yanayopatikana," Wasserman alisema kuhusu usakinishaji huo. "Kwa kuzingatia kwamba huu ni usakinishaji 'ukavu' na sio vipozezi vya kunyunyizia vilivyo wazi vilivyowekwa katika mifumo ya maji, vipozezi hivi vimeundwa kwa ufanisi wa hali ya juu."
Kampuni kwa sasa inajaribu suluhisho la ufuatiliaji wa muda wa ziada kwa kiwanda cha BAC cha MW 8 cha ufukweni (kilichoonyeshwa hapa chini) kilichoundwa na kujengwa katika mgodi wa Yaramoko Fortuna Silver (zamani Roxgold) nchini Burkina Faso.
Mfumo huo, unaodhibitiwa na kiwanda cha Howden huko Johannesburg, unaruhusu kampuni kutoa ushauri kuhusu maboresho na matengenezo yanayowezekana ya ufanisi ili kuweka kiwanda kikifanya kazi katika kiwango chake bora. Kitengo cha BAC katika eneo la uchimbaji madini la Caraiba huko Ero Copper, Brazili pia kimeundwa kutumia kipengele hiki.
Jukwaa la Total Mine Ventilation Solutions (TMVS) linaendelea kujenga uhusiano endelevu wa thamani na kampuni itazindua tafiti mbili za upembuzi wa uwezekano wa Ventilation On Demand (VoD) nchini mwaka wa 2021.
Kwenye mpaka wa Zimbabwe, kampuni hiyo inafanya kazi kwenye mradi utakaowezesha milango ya kiotomatiki inayofunguliwa kwa video inapohitajika katika migodi ya chini ya ardhi, ikiruhusu kufunguliwa kwa vipindi tofauti na kutoa kiwango sahihi cha hewa ya kupoeza kulingana na mahitaji maalum ya gari.
Maendeleo haya ya teknolojia, kwa kutumia miundombinu ya madini iliyopo na vyanzo vya data vilivyopo, yatakuwa sehemu muhimu ya bidhaa za baadaye za Howden.
Uzoefu wa Howden nchini Afrika Kusini: Jifunze jinsi ya kubuni suluhisho za kupoeza ili kukabiliana na ubora duni wa maji katika migodi yake mikubwa ya dhahabu, jinsi ya kufanya suluhisho ziwe na ufanisi wa nishati iwezekanavyo ili kuepuka matatizo ya gridi ya taifa, na jinsi ya kukidhi baadhi ya mahitaji magumu zaidi ya ubora wa hewa. Masharti ya halijoto na afya kazini duniani kote - yataendelea kuwa na manufaa kwa migodi kote ulimwenguni.
Timu ya Kimataifa ya Uchapishaji ya Madini Ltd 2 Claridge Court, Lower Kings Road Berkhamsted, Hertfordshire Uingereza HP4 2AF, Uingereza