పరిశ్రమ నివేదికల ప్రకారం, గని ప్రతి సంవత్సరం 30 మీటర్ల మేర లోతుగా మారుతోంది.
లోతు పెరిగేకొద్దీ వెంటిలేషన్ మరియు శీతలీకరణ అవసరం కూడా పెరుగుతుంది, మరియు దక్షిణాఫ్రికాలోని అత్యంత లోతైన గనులలో పనిచేసిన అనుభవంతో హౌడెన్‌కు ఈ విషయం తెలుసు.
హౌడెన్ సంస్థను 1854లో స్కాట్లాండ్‌లో జేమ్స్ హౌడెన్ ఒక మెరైన్ ఇంజనీరింగ్ కంపెనీగా స్థాపించారు. ఇది 1950లలో గనుల తవ్వకం మరియు విద్యుత్ పరిశ్రమల అవసరాలను తీర్చడానికి దక్షిణాఫ్రికాలోకి ప్రవేశించింది. 1960ల నాటికి, భూమికి మైళ్ల లోతున ఉన్న ధాతువును సురక్షితంగా మరియు సమర్థవంతంగా వెలికితీయడానికి అవసరమైన అన్ని వెంటిలేషన్ మరియు శీతలీకరణ వ్యవస్థలను దేశంలోని లోతైన బంగారు గనులకు సమకూర్చడంలో ఈ కంపెనీ సహాయపడింది.
"మొదట్లో, గనిలో శీతలీకరణ పద్ధతిగా వెంటిలేషన్‌ను మాత్రమే ఉపయోగించారు, కానీ గని లోతు పెరిగేకొద్దీ, గనిలో పెరుగుతున్న ఉష్ణ భారాన్ని భర్తీ చేయడానికి యాంత్రిక శీతలీకరణ అవసరమైంది," అని హౌడెన్ మైన్ కూలింగ్ అండ్ కంప్రెసర్స్ విభాగాధిపతి ట్యూన్స్ వాస్సర్‌మాన్ IMకి తెలిపారు.
దక్షిణాఫ్రికాలోని అనేక లోతైన బంగారు గనులు, భూగర్భ సిబ్బందికి మరియు పరికరాలకు అవసరమైన శీతలీకరణను అందించడానికి భూమి పైన మరియు కింద ఫ్రియాన్™ సెంట్రిఫ్యూగల్ కూలర్‌లను ఏర్పాటు చేశాయి.
యథాతథ స్థితి మెరుగుపడినప్పటికీ, భూగర్భ యంత్రం యొక్క ఉష్ణ వెదజల్లు వ్యవస్థ సమస్యాత్మకంగా మారింది, ఎందుకంటే యంత్రం యొక్క శీతలీకరణ సామర్థ్యం ఉష్ణోగ్రత మరియు అందుబాటులో ఉన్న వెలువడే గాలి పరిమాణం ద్వారా పరిమితం చేయబడిందని వాస్సర్‌మాన్ చెప్పారు. అదే సమయంలో, గని నీటి నాణ్యత ఈ తొలి సెంట్రిఫ్యూగల్ చిల్లర్‌లలో ఉపయోగించిన షెల్-అండ్-ట్యూబ్ హీట్ ఎక్స్ఛేంజర్‌లు తీవ్రంగా మలినాలు పట్టడానికి కారణమైంది.
ఈ సమస్యను పరిష్కరించడానికి, గనులు ఉపరితలం నుండి భూమిలోకి చల్లని గాలిని పంపడం ప్రారంభించాయి. దీనివల్ల శీతలీకరణ సామర్థ్యం పెరిగినప్పటికీ, అవసరమైన మౌలిక సదుపాయాలు సైలోలో స్థలాన్ని ఆక్రమిస్తాయి మరియు ఈ ప్రక్రియకు అధిక శక్తి అవసరం.
ఈ సమస్యలను పరిష్కరించడానికి, గనులు శీతలీకరించిన నీటి యూనిట్ల ద్వారా భూమికి చేరే చల్లని గాలి పరిమాణాన్ని గరిష్ఠ స్థాయికి పెంచాలని కోరుకుంటున్నాయి.
దీనితో ప్రేరేపించబడి, హౌడెన్ దక్షిణాఫ్రికాలోని గనులలో అమైనో స్క్రూ కూలర్‌లను ప్రవేశపెట్టారు; మొదటగా, ఇప్పటికే ఉన్న ఉపరితల సెంట్రిఫ్యూగల్ కూలర్‌లతో కలిపి వీటిని అమర్చారు. దీనివల్ల ఈ లోతైన భూగర్భ బంగారు గనులకు సరఫరా చేయగల శీతలీకరణ ద్రవం పరిమాణంలో గణనీయమైన మార్పు వచ్చింది, ఫలితంగా సగటు ఉపరితల నీటి ఉష్ణోగ్రత 6-8°C నుండి 1°Cకి తగ్గింది. గని ఇప్పటికే ఏర్పాటు చేసిన అనేక పైప్‌లైన్ మౌలిక సదుపాయాలనే ఉపయోగించుకుంటూ, లోతైన పొరలకు అందించే శీతలీకరణ పరిమాణాన్ని గణనీయంగా పెంచవచ్చు.
WRV 510ను ప్రవేశపెట్టిన సుమారు 20 సంవత్సరాల తర్వాత, ఈ రంగంలో మార్కెట్‌లో అగ్రగామిగా ఉన్న హౌడెన్, 510 మిమీ రోటర్‌తో కూడిన ఒక పెద్ద బ్లాక్ స్క్రూ కంప్రెసర్ అయిన WRV 510ను అభివృద్ధి చేసింది. ఇది ఆ సమయంలో మార్కెట్‌లో ఉన్న అతిపెద్ద స్క్రూ కంప్రెసర్‌లలో ఒకటి మరియు దక్షిణ ఆఫ్రికాలోని లోతైన గనులను చల్లబరచడానికి అవసరమైన చిల్లర్ మాడ్యూల్ పరిమాణానికి సరిపోయింది.
"ఇది ఒక విప్లవాత్మక మార్పు, ఎందుకంటే గనులు అనేక చిల్లర్లకు బదులుగా ఒకే 10-12 మెగావాట్ల చిల్లర్‌ను ఏర్పాటు చేసుకోవచ్చు," అని వాస్సర్‌మాన్ అన్నారు. "అదే సమయంలో, పర్యావరణ అనుకూల రిఫ్రిజెరెంట్ అయిన అమ్మోనియా, స్క్రూ కంప్రెసర్‌లు మరియు ప్లేట్ హీట్ ఎక్స్ఛేంజర్‌ల కలయికలకు బాగా సరిపోతుంది."
మైనింగ్ పరిశ్రమ కోసం అమ్మోనియాకు సంబంధించిన నిర్దేశాలు మరియు భద్రతా ప్రమాణాలలో అమ్మోనియా పరిగణనలు క్రమబద్ధీకరించబడ్డాయి, ఈ రూపకల్పన ప్రక్రియలో హౌడెన్ ఒక ముఖ్యమైన పాత్ర పోషించారు. వాటిని నవీకరించి, దక్షిణాఫ్రికా చట్టంలో పొందుపరిచారు.
ప్రపంచంలోనే అతిపెద్దదిగా పరిగణించబడే దక్షిణాఫ్రికా గనుల పరిశ్రమ, 350 మెగావాట్లకు పైగా అమ్మోనియా శీతలీకరణ సామర్థ్యాన్ని ఏర్పాటు చేయడమే ఈ విజయానికి నిదర్శనం.
కానీ దక్షిణాఫ్రికాలో హౌడెన్ యొక్క ఆవిష్కరణ అక్కడితో ఆగలేదు: 1985లో ఆ సంస్థ తమ విస్తరిస్తున్న మైన్ కూలర్ల శ్రేణికి సర్ఫేస్ ఐస్ మెషీన్‌ను జోడించింది.
ఉపరితల మరియు భూగర్భ శీతలీకరణ పద్ధతులు గరిష్ట స్థాయికి చేరడం లేదా చాలా ఖరీదైనవిగా పరిగణించబడటంతో, గనుల తవ్వకాన్ని మరింత లోతైన స్థాయిలకు విస్తరించడానికి గనులకు ఒక కొత్త శీతలీకరణ పరిష్కారం అవసరం అవుతోంది.
హౌడెన్ తన మొదటి మంచు తయారీ ప్లాంట్‌ను (క్రింద ఉదాహరణ) 1985లో జోహన్నెస్‌బర్గ్‌కు తూర్పున ఉన్న EPM (ఈస్ట్ రాండ్ ప్రొప్రైటరీ మైన్) వద్ద ఏర్పాటు చేసింది, దీని మొత్తం తుది శీతలీకరణ సామర్థ్యం సుమారు 40 MW మరియు మంచు సామర్థ్యం 4320 t/h.
ఈ ఆపరేషన్ యొక్క ప్రాథమిక సూత్రం ఏమిటంటే, ఉపరితలంపై మంచును ఏర్పరచి, దానిని గని గుండా భూగర్భంలోని ఐస్ డ్యామ్‌కు రవాణా చేయడం. అక్కడ ఐస్ డ్యామ్ నుండి వచ్చే నీటిని భూగర్భ శీతలీకరణ కేంద్రాలలో ప్రసరింపజేస్తారు లేదా డ్రిల్లింగ్ బావుల కోసం ప్రాసెస్ వాటర్‌గా ఉపయోగిస్తారు. ఆ తర్వాత కరిగిన మంచును తిరిగి ఉపరితలానికి పంప్ చేస్తారు.
ఈ ఐస్‌మేకర్ సిస్టమ్ యొక్క ప్రధాన ప్రయోజనం పంపింగ్ ఖర్చులు తగ్గడం, దీనివల్ల సర్ఫేస్ చిల్డ్ వాటర్ సిస్టమ్‌లతో ముడిపడి ఉన్న నిర్వహణ ఖర్చులు సుమారుగా 75-80% తగ్గుతాయి. దీనికి కారణం "నీటి దశ పరివర్తనలలో నిక్షిప్తమై ఉన్న సహజమైన శీతలీకరణ శక్తి" అని వాస్సర్‌మాన్ చెప్పారు. 1kg/s మంచుకు, 4.5-5kg/s ఘనీభవించిన నీటితో సమానమైన శీతలీకరణ సామర్థ్యం ఉంటుందని ఆయన వివరించారు.
“ఉన్నతమైన స్థానీకరణ సామర్థ్యం” కారణంగా, భూగర్భ గాలి-శీతలీకరణ కేంద్రం యొక్క ఉష్ణ పనితీరును మెరుగుపరచడానికి భూగర్భ ఆనకట్టను 2-5°C వద్ద నిర్వహించవచ్చు, తద్వారా శీతలీకరణ సామర్థ్యాన్ని మరోసారి గరిష్ఠ స్థాయికి పెంచవచ్చు.
అస్థిరమైన పవర్ గ్రిడ్‌కు పేరుగాంచిన దేశమైన దక్షిణాఫ్రికాలో ఐస్ పవర్ ప్లాంట్‌కు ఉన్న ప్రత్యేక ప్రాముఖ్యత వల్ల కలిగే మరో ప్రయోజనం ఏమిటంటే, ఈ వ్యవస్థను ఉష్ణ నిల్వ పద్ధతిగా ఉపయోగించగలగడం. ఈ పద్ధతిలో, అత్యధిక విద్యుత్ వినియోగం ఉండే సమయాల్లో భూగర్భ ఐస్ డ్యామ్‌లలో మంచును సృష్టించి, నిల్వ చేస్తారు.
ఈ రెండవ ప్రయోజనం కారణంగా, ఎస్కామ్ మద్దతుతో ఒక పారిశ్రామిక భాగస్వామ్య ప్రాజెక్ట్ అభివృద్ధి చేయబడింది. దీని కింద, ప్రపంచంలోనే అత్యంత లోతైన భూగర్భ గనులైన మ్పోనెంగ్ మరియు మోయాబ్ హాట్‌సాంగ్‌లలో పరీక్షా సందర్భాలతో, గరిష్ట విద్యుత్ డిమాండ్‌ను తగ్గించడానికి ఐస్ మేకర్‌ల వినియోగాన్ని హౌడెన్ పరిశోధిస్తోంది.
"మేము రాత్రిపూట (పనివేళలు ముగిశాక) ఆనకట్టను గడ్డకట్టించి, అత్యధిక రద్దీ ఉండే సమయాల్లో గనిని చల్లబరచడానికి నీటిని, కరిగించిన మంచును ఉపయోగించాము," అని వాస్సర్‌మాన్ వివరించారు. "ఎక్కువ రద్దీ సమయాల్లో బేస్ కూలింగ్ యూనిట్లను ఆపివేస్తాము, దీనివల్ల గ్రిడ్‌పై భారం తగ్గుతుంది."
దీని ఫలితంగా మ్పోనెంగ్‌లో టర్న్‌కీ ఐస్ మెషీన్ అభివృద్ధి చేయబడింది, అక్కడ హౌడెన్ 12 మెగావాట్ల, 120 టన్నుల/గంట ఐస్ మెషీన్ కోసం సివిల్, ఎలక్ట్రికల్ మరియు మెకానికల్ పరికరాలతో సహా పనులను పూర్తి చేసింది.
మ్పోనెంగ్ యొక్క ప్రధాన శీతలీకరణ వ్యూహానికి ఇటీవల జోడించిన వాటిలో సాఫ్ట్ ఐస్, ఉపరితల శీతల జలం, ఉపరితల ఎయిర్ కూలర్లు (BACలు) మరియు భూగర్భ శీతలీకరణ వ్యవస్థ ఉన్నాయి. పని సమయంలో గని నీటిలో కరిగిన లవణాలు మరియు క్లోరైడ్‌ల అధిక సాంద్రతలు ఉండటం.
దక్షిణాఫ్రికాకున్న అపారమైన అనుభవం, కేవలం ఉత్పత్తులపైనే కాకుండా పరిష్కారాలపై దానికున్న దృష్టి, ప్రపంచవ్యాప్తంగా శీతలీకరణ వ్యవస్థలను నిరంతరం మారుస్తూనే ఉన్నాయని ఆయన అన్నారు.
వాస్సర్‌మాన్ పేర్కొన్నట్లుగా, గనులు మరింత లోతుగా వెళ్తున్న కొద్దీ మరియు గనులలో స్థలం పెరుగుతున్న కొద్దీ, ప్రపంచంలోని ఇతర ప్రాంతాలలో ఇలాంటి పరిష్కారాలను చూడటం సులభం.
మెయిన్‌హార్డ్ ఇలా అన్నారు: “హౌడెన్ దశాబ్దాలుగా తన లోతైన గనుల శీతలీకరణ సాంకేతికతను దక్షిణాఫ్రికాకు ఎగుమతి చేస్తోంది. ఉదాహరణకు, 1990లలో మేము నెవాడాలోని భూగర్భ బంగారు గనులకు శీతలీకరణ పరిష్కారాలను సరఫరా చేశాము.”
"దక్షిణాఫ్రికాలోని కొన్ని గనులలో ఉపయోగించే ఒక ఆసక్తికరమైన సాంకేతికత ఏమిటంటే, లోడ్ బదిలీ కోసం థర్మల్ ఐస్‌ను నిల్వ చేయడం – ఉష్ణ శక్తిని పెద్ద ఐస్ డ్యామ్‌లలో నిల్వ చేస్తారు. అత్యధిక వినియోగం ఉండే సమయాల్లో ఐస్‌ను ఉత్పత్తి చేసి, అదే సమయంలో ఉపయోగిస్తారు," అని ఆయన అన్నారు. "సాంప్రదాయకంగా, వేసవి నెలల్లో రోజుకు మూడు గంటల వరకు చేరగల గరిష్ట పరిసర ఉష్ణోగ్రత కోసం రిఫ్రిజిరేషన్ యూనిట్లను రూపొందిస్తారు. అయితే, మీకు శీతలీకరణ శక్తిని నిల్వ చేసే సామర్థ్యం ఉంటే, మీరు ఆ సామర్థ్యాన్ని తగ్గించవచ్చు."
"మీ ప్లాన్‌లో గరిష్ట వినియోగ రేటు చాలా ఎక్కువగా ఉండి, ఆఫ్-పీక్ సమయాల్లో తక్కువ ధరలకు అప్‌గ్రేడ్ చేసుకోవాలనుకుంటే, ఈ ఐస్ తయారీ పరిష్కారాలు ఒక బలమైన వ్యాపార ప్రతిపాదనగా నిలుస్తాయి," అని ఆయన అన్నారు. "ప్లాంట్ కోసం పెట్టే ప్రారంభ పెట్టుబడి, తక్కువ నిర్వహణ ఖర్చులను భర్తీ చేయగలదు."
అదే సమయంలో, దశాబ్దాలుగా దక్షిణాఫ్రికా గనులలో ఉపయోగించబడుతున్న BAC, ప్రపంచవ్యాప్తంగా మరింత ప్రాముఖ్యతను సంతరించుకుంటోంది.
సాంప్రదాయ BAC డిజైన్‌లతో పోలిస్తే, సరికొత్త తరం BACలు వాటి మునుపటి వాటి కంటే అధిక ఉష్ణ సామర్థ్యాన్ని, తక్కువ గని గాలి ఉష్ణోగ్రత పరిమితులను మరియు చిన్న పరిమాణాన్ని కలిగి ఉన్నాయి. అంతేకాకుండా, అవి హౌడెన్ వెంట్‌సిమ్ కంట్రోల్ ప్లాట్‌ఫారమ్‌లో కూలింగ్-ఆన్-డిమాండ్ (CoD) మాడ్యూల్‌ను అనుసంధానిస్తాయి, ఇది భూగర్భ అవసరాలకు అనుగుణంగా కాలర్ గాలి ఉష్ణోగ్రతను స్వయంచాలకంగా సర్దుబాటు చేస్తుంది.
గత సంవత్సర కాలంలో, హౌడెన్ బ్రెజిల్ మరియు బుర్కినా ఫాసోలోని వినియోగదారులకు మూడు కొత్త తరం BACలను అందించింది.
క్లిష్టమైన నిర్వహణ పరిస్థితుల కోసం అనుకూలీకరించిన పరిష్కారాలను ఉత్పత్తి చేసే సామర్థ్యం కూడా ఈ కంపెనీకి ఉంది; దీనికి ఇటీవలి ఉదాహరణ, దక్షిణ ఆస్ట్రేలియాలోని కారపటీనా గనిలో OZ మినరల్స్ కోసం BAC అమ్మోనియా కూలర్‌లను 'ప్రత్యేకంగా' ఏర్పాటు చేయడం.
"ఆస్ట్రేలియాలో నీటి లభ్యత లేని కారణంగా, హౌడెన్ సంస్థ హౌడెన్ అమ్మోనియా కంప్రెసర్‌లతో కూడిన డ్రై కండెన్సర్‌లను మరియు క్లోజ్డ్ లూప్ డ్రై ఎయిర్ కూలర్‌లను ఏర్పాటు చేసింది," అని ఆ ఇన్‌స్టాలేషన్ గురించి వాస్సర్‌మాన్ చెప్పారు. "ఇది నీటి వ్యవస్థలలో అమర్చే ఓపెన్ స్ప్రే కూలర్‌ల వంటిది కాకుండా, ఒక 'డ్రై' ఇన్‌స్టాలేషన్ అయినందున, ఈ కూలర్‌లు గరిష్ట సామర్థ్యం కోసం రూపొందించబడ్డాయి."
బుర్కినా ఫాసోలోని యరమోకో ఫార్చునా సిల్వర్ (పూర్వం రాక్స్‌గోల్డ్) గనిలో రూపొందించి, నిర్మించిన 8 మెగావాట్ల ఆన్‌షోర్ BAC ప్లాంట్ (క్రింద చిత్రంలో చూపబడింది) కోసం కంపెనీ ప్రస్తుతం ఒక అప్‌టైమ్ పర్యవేక్షణ పరిష్కారాన్ని పరీక్షిస్తోంది.
జోహన్నెస్‌బర్గ్‌లోని హౌడెన్ ప్లాంట్ ద్వారా నియంత్రించబడే ఈ వ్యవస్థ, ప్లాంట్‌ను దాని గరిష్ట స్థాయిలో పనిచేసేలా ఉంచడానికి, సంభావ్య సామర్థ్య మెరుగుదలలు మరియు నిర్వహణపై సలహా ఇవ్వడానికి కంపెనీకి వీలు కల్పిస్తుంది. బ్రెజిల్‌లోని ఎరో కాపర్‌లో ఉన్న కరైబా మైనింగ్ కాంప్లెక్స్‌లోని BAC యూనిట్ కూడా ఈ ఫీచర్‌ను ఉపయోగించుకునేలా రూపొందించబడింది.
టోటల్ మైన్ వెంటిలేషన్ సొల్యూషన్స్ (TMVS) ప్లాట్‌ఫామ్ స్థిరమైన విలువ ఆధారిత సంబంధాలను నిర్మించడం కొనసాగిస్తోంది మరియు ఈ సంస్థ 2021లో దేశంలో రెండు వెంటిలేషన్ ఆన్ డిమాండ్ (VoD) సాధ్యాసాధ్యాల అధ్యయనాలను ప్రారంభించనుంది.
జింబాబ్వే సరిహద్దుకు సమీపంలో, ఆ కంపెనీ ఒక ప్రాజెక్ట్‌పై పనిచేస్తోంది. ఇది భూగర్భ గనులలోని ఆటోమేటిక్ తలుపుల కోసం వీడియో-ఆన్-డిమాండ్ సదుపాయాన్ని కల్పిస్తుంది. దీనివల్ల, వాహనం యొక్క నిర్దిష్ట అవసరాలను బట్టి, ఆ తలుపులు వేర్వేరు వ్యవధులలో తెరుచుకోవడంతో పాటు, అవసరమైనంత చల్లని గాలిని కూడా అందిస్తాయి.
ఇప్పటికే అందుబాటులో ఉన్న మైనింగ్ మౌలిక సదుపాయాలు మరియు సిద్ధంగా లభించే డేటా వనరులను ఉపయోగించి చేసే ఈ సాంకేతిక పరిజ్ఞాన అభివృద్ధి, హౌడెన్ యొక్క భవిష్యత్ ఉత్పత్తులలో ఒక ముఖ్యమైన భాగంగా ఉంటుంది.
దక్షిణాఫ్రికాలోని హౌడెన్ అనుభవం: దాని లోతైన బంగారు గనులలోని నీటి నాణ్యత లోపాన్ని ఎదుర్కోవడానికి శీతలీకరణ పరిష్కారాలను ఎలా రూపొందించాలో, గ్రిడ్ సమస్యలను నివారించడానికి పరిష్కారాలను వీలైనంత శక్తి సామర్థ్యంతో ఎలా తయారు చేయాలో, మరియు అత్యంత కఠినమైన కొన్ని గాలి నాణ్యత అవసరాలను ఎలా తీర్చాలో తెలుసుకోండి. ప్రపంచవ్యాప్త ఉష్ణోగ్రత మరియు వృత్తిపరమైన ఆరోగ్య నిబంధనలు ప్రపంచవ్యాప్తంగా ఉన్న గనులకు ప్రయోజనం చేకూరుస్తూనే ఉంటాయి.
ఇంటర్నేషనల్ మైనింగ్ టీమ్ పబ్లిషింగ్ లిమిటెడ్ 2 క్లారిడ్జ్ కోర్ట్, లోయర్ కింగ్స్ రోడ్ బెర్క్‌హామ్‌స్టెడ్, హెర్ట్‌ఫోర్డ్‌షైర్ ఇంగ్లాండ్ HP4 2AF, UK