Palalim nang palalim ang minahan bawat taon – 30 m, ayon sa mga ulat ng industriya.
Habang tumataas ang lalim, tumataas din ang pangangailangan para sa bentilasyon at pagpapalamig, at alam ito ni Howden mula sa karanasan sa pagtatrabaho sa pinakamalalim na mga minahan sa South Africa.
Ang Howden ay itinatag noong 1854 ni James Howden sa Scotland bilang isang kumpanya ng marine engineering at pumasok sa South Africa noong dekada 1950 upang matugunan ang mga pangangailangan ng mga industriya ng pagmimina at kuryente. Pagsapit ng dekada 1960, tumulong ang kumpanya na bigyan ng kagamitan ang malalalim na minahan ng ginto ng bansa ng lahat ng sistema ng bentilasyon at pagpapalamig na kinakailangan upang ligtas at mahusay na makakuha ng milya-milya ng mineral sa ilalim ng lupa.
"Noong una, bentilasyon lamang ang ginamit ng minahan bilang paraan ng pagpapalamig, ngunit habang tumataas ang lalim ng pagmimina, kinailangan ang mekanikal na pagpapalamig upang mabawi ang lumalaking init sa minahan," sinabi ni Teunes Wasserman, pinuno ng dibisyon ng Howden's Mine Cooling and Compressors, sa IM.
Maraming malalalim na minahan ng ginto sa South Africa ang naglagay ng mga Freon™ centrifugal cooler sa itaas at ilalim ng lupa upang magbigay ng kinakailangang paglamig para sa mga tauhan at kagamitan sa ilalim ng lupa.
Sa kabila ng pagbuti sa kasalukuyang kalagayan, ang sistema ng pagpapakalat ng init ng makinang nasa ilalim ng lupa ay napatunayang problematiko, dahil ang kapasidad ng makina sa paglamig ay limitado ng temperatura at dami ng hanging maubos, sabi ni Wasserman. Kasabay nito, ang kalidad ng tubig sa minahan ay nagdulot ng matinding pagkadumi ng mga shell-and-tube heat exchanger na ginamit sa mga sinaunang centrifugal chiller na ito.
Upang malutas ang problemang ito, nagsimulang magbomba ang mga minahan ng malamig na hangin mula sa ibabaw patungo sa lupa. Bagama't pinapataas nito ang kapasidad ng paglamig, ang kinakailangang imprastraktura ay kumukuha ng espasyo sa silo at ang proseso ay parehong masinsinang gumagamit ng enerhiya at enerhiya.
Upang matugunan ang mga isyung ito, nais ng mga minahan na mapakinabangan nang husto ang dami ng malamig na hangin na dinadala sa lupa sa pamamagitan ng mga yunit ng pinalamig na tubig.
Ito ang nag-udyok kay Howden na ipakilala ang mga amino screw cooler sa mga minahan sa South Africa, una nang sabay-sabay pagkatapos ng mga umiiral na surface centrifugal cooler. Humantong ito sa unti-unting pagbabago sa dami ng coolant na maaaring ibigay sa mga malalim na minahan ng ginto sa ilalim ng lupa, na nagresulta sa pagbaba ng average na temperatura ng tubig sa ibabaw mula 6-8°C hanggang 1°C. Maaaring gamitin ng minahan ang parehong imprastraktura ng pipeline ng minahan, na marami sa mga ito ay naka-install na, habang lubos na pinapataas ang dami ng paglamig na inihahatid sa mas malalalim na patong.
Humigit-kumulang 20 taon matapos ipakilala ang WRV 510, ang Howden, isang nangungunang manlalaro sa merkado sa larangang ito, ay bumuo ng WRV 510, isang malaking block screw compressor na may 510 mm rotor. Isa ito sa pinakamalaking screw compressor sa merkado noong panahong iyon at tumutugma sa laki ng chiller module na kailangan upang palamigin ang malalalim na minahan sa South Africa.
“Isa itong malaking pagbabago dahil ang mga minahan ay maaaring maglagay ng iisang 10-12 MW chiller sa halip na isang grupo ng mga chiller,” sabi ni Wasserman. “Kasabay nito, ang ammonia bilang isang green refrigerant ay angkop para sa mga kombinasyon ng screw compressor at plate heat exchanger.”
Ang mga konsiderasyon sa ammonia ay pormal na isinaad sa mga espesipikasyon at pamantayan sa kaligtasan para sa ammonia para sa industriya ng pagmimina, kung saan si Howden ay gumaganap ng mahalagang papel sa proseso ng disenyo. Ang mga ito ay na-update at isinama sa batas ng South Africa.
Ang tagumpay na ito ay pinatutunayan ng pag-install ng mahigit 350 MW ng kapasidad ng refrigeration ng ammonia ng industriya ng pagmimina ng South Africa, na itinuturing na pinakamalaki sa mundo.
Ngunit hindi doon natapos ang inobasyon ni Howden sa South Africa: noong 1985, nagdagdag ang kumpanya ng surface ice machine sa lumalaking hanay ng mga mine cooler nito.
Dahil ang mga opsyon sa pagpapalamig sa ibabaw at ilalim ng lupa ay nagagamit nang husto o itinuturing na masyadong mahal, ang mga minahan ay nangangailangan ng isang bagong solusyon sa pagpapalamig upang higit pang mapalawak ang pagmimina sa mas malalalim na antas.
Nagtayo ang Howden ng unang planta ng paggawa ng yelo (halimbawa sa ibaba) noong 1985 sa EPM (East Rand Proprietary Mine) sa silangan ng Johannesburg, na may kabuuang kapasidad sa pagpapalamig na humigit-kumulang 40 MW at kapasidad ng yelo na 4320 t/h.
Ang batayan ng operasyon ay ang pagbuo ng yelo sa ibabaw at pagdadala nito sa pamamagitan ng minahan patungo sa isang ice dam sa ilalim ng lupa, kung saan ang tubig mula sa ice dam ay iniikot sa mga underground cooling station o ginagamit bilang process water para sa pagbabarena ng mga balon. Ang natunaw na yelo ay ibinobomba pabalik sa ibabaw.
Ang pangunahing benepisyo ng sistemang ito ng icemaker ay ang nabawasang gastos sa pagbomba, na nagbabawas sa mga gastos sa pagpapatakbo na nauugnay sa mga sistema ng surface chilled water ng humigit-kumulang 75-80%. Ito ay dahil sa likas na "enerhiya ng paglamig na nakaimbak sa mga phase transition ng tubig," sabi ni Wasserman, na ipinaliwanag na ang 1kg/s ng yelo ay may parehong kapasidad sa paglamig gaya ng 4.5-5kg/s ng frozen na tubig.
Dahil sa "napakahusay na kahusayan sa pagpoposisyon," ang dam sa ilalim ng lupa ay maaaring mapanatili sa 2-5°C upang mapabuti ang thermal performance ng istasyon ng pagpapalamig ng hangin sa ilalim ng lupa, na muling nagpapakinabang sa kapasidad ng paglamig.
Isa pang bentahe ng partikular na kaugnayan ng isang planta ng kuryente sa yelo sa South Africa, isang bansang kilala sa hindi matatag na grid ng kuryente nito, ay ang kakayahan ng sistema na gamitin bilang isang paraan ng pag-iimbak ng init, kung saan ang yelo ay nalilikha at naiipon sa mga dam ng yelo sa ilalim ng lupa at sa mga panahon ng kasagsagan ng paggamit ng kuryente.
Ang huling nabanggit na benepisyo ay humantong sa pagbuo ng isang proyektong pakikipagtulungan sa industriya na sinusuportahan ng Eskom kung saan sinisiyasat ng Howden ang paggamit ng mga gumagawa ng yelo upang mabawasan ang pinakamataas na demand sa kuryente, na may mga kaso ng pagsubok sa Mponeng at Moab Hotsong, ang pinakamalalim na minahan sa ilalim ng lupa sa mundo.
“Pinalamig namin ang dam sa gabi (pagkatapos ng oras ng trabaho) at gumamit ng tubig at tinunaw na yelo bilang pinagmumulan ng pagpapalamig para sa minahan tuwing peak hours,” paliwanag ni Wasserman. “Ang mga base cooling unit ay pinapatay tuwing peak periods, na nakakabawas sa load sa grid.”
Humantong ito sa pagbuo ng isang turnkey ice machine sa Mponeng, kung saan natapos ni Howden ang trabaho kabilang ang mga kagamitang sibil, elektrikal, at mekanikal para sa isang 12 MW, 120 tonelada/oras na ice machine.
Kabilang sa mga kamakailang karagdagan sa pangunahing estratehiya sa pagpapalamig ng Mponeng ang malambot na yelo, pinalamig na tubig sa ibabaw, mga surface air cooler (BAC) at isang sistema ng pagpapalamig sa ilalim ng lupa. Ang presensya sa tubig ng minahan ng mataas na konsentrasyon ng mga dissolved salts at chlorides habang nagtatrabaho ay.
Ang kayamanan ng karanasan at pagtuon ng South Africa sa mga solusyon, hindi lamang mga produkto, ay patuloy na nagbabago sa mga sistema ng refrigeration sa buong mundo, aniya.
Gaya ng nabanggit ni Wasserman, habang parami nang parami ang mga minahan na lumalalim at mas malawak ang espasyo sa mga minahan, madaling makita ang mga solusyon na tulad nito na matatagpuan sa ibang bahagi ng mundo.
Sabi ni Meinhardt: “Matagal nang iniluluwas ng Howden ang teknolohiya nito sa pagpapalamig gamit ang malalim na minahan sa South Africa. Halimbawa, nagtustos kami ng mga solusyon sa pagpapalamig gamit ang minahan para sa mga minahan ng ginto sa ilalim ng lupa sa Nevada noong dekada 1990.”
“Isang kawili-wiling teknolohiyang ginagamit sa ilang minahan sa South Africa ang pag-iimbak ng thermal ice para sa paglilipat ng karga – ang thermal energy ay iniimbak sa malalaking ice dam. Ang yelo ay nalilikha sa mga peak hours at ginagamit sa mga peak hours,” aniya. “Ayon sa kaugalian, ang mga refrigeration unit ay idinisenyo para sa pinakamataas na ambient temperature na maaaring umabot ng tatlong oras sa isang araw sa mga buwan ng tag-araw. Gayunpaman, kung may kakayahan kang mag-imbak ng cooling energy, maaari mong bawasan ang kapasidad na iyon.”
“Kung mayroon kang plano na may medyo mataas na peak rate at gusto mong mag-upgrade sa mas murang mga rate sa mga panahon na hindi peak, ang mga solusyon sa paggawa ng yelo na ito ay maaaring maging isang matibay na batayan sa negosyo,” aniya. “Ang paunang kapital para sa planta ay maaaring makabawi sa mas mababang gastos sa pagpapatakbo.”
Kasabay nito, ang BAC, na ginagamit sa mga minahan sa South Africa sa loob ng mga dekada, ay lalong nagiging mahalaga sa buong mundo.
Kung ikukumpara sa mga tradisyunal na disenyo ng BAC, ang pinakabagong henerasyon ng mga BAC ay may mas mataas na thermal efficiency kaysa sa mga nauna rito, mas mababang limitasyon sa temperatura ng hangin sa minahan, at mas maliit na footprint. Isinama rin nila ang isang cooling-on-demand (CoD) module sa Howden Ventsim CONTROL platform, na awtomatikong nag-aayos ng temperatura ng hangin sa collar upang tumugma sa mga pangangailangan sa ilalim ng lupa.
Sa nakalipas na taon, nakapaghatid ang Howden ng tatlong bagong henerasyon ng BAC sa mga customer sa Brazil at Burkina Faso.
Ang kompanya ay nakakagawa rin ng mga pasadyang solusyon para sa mahihirap na kondisyon ng pagpapatakbo; isang kamakailang halimbawa ay ang 'natatanging' pag-install ng mga BAC ammonia cooler para sa OZ Minerals sa minahan ng Carrapateena sa South Australia.
“Nagkabit ang Howden ng mga dry condenser na may Howden ammonia compressor at closed loop dry air cooler sa Australia dahil sa kawalan ng tubig na magagamit,” sabi ni Wasserman tungkol sa instalasyon. “Dahil ito ay isang 'dry' na instalasyon at hindi mga open spray cooler na naka-install sa mga sistema ng tubig, ang mga cooler na ito ay dinisenyo para sa pinakamataas na kahusayan.”
Kasalukuyang sinusubukan ng kompanya ang isang solusyon sa pagsubaybay sa uptime para sa isang 8 MW onshore BAC plant (nakalarawan sa ibaba) na dinisenyo at itinayo sa minahan ng Yaramoko Fortuna Silver (dating Roxgold) sa Burkina Faso.
Ang sistemang ito, na kontrolado ng planta ng Howden sa Johannesburg, ay nagbibigay-daan sa kumpanya na magpayo tungkol sa mga potensyal na pagpapabuti sa kahusayan at pagpapanatili upang mapanatili ang planta sa pinakamainam na operasyon nito. Ang yunit ng BAC sa Caraiba mining complex sa Ero Copper, Brazil ay dinisenyo rin upang gamitin ang tampok na ito.
Ang plataporma ng Total Mine Ventilation Solutions (TMVS) ay patuloy na nagtatayo ng napapanatiling mga ugnayan na may dagdag na halaga at ang kumpanya ay maglulunsad ng dalawang pag-aaral ng posibilidad para sa Ventilation On Demand (VoD) sa bansa sa 2021.
Sa mismong hangganan ng Zimbabwe, ang kumpanya ay nagtatrabaho sa isang proyekto na magbibigay-daan sa video-on-demand para sa mga awtomatikong pinto sa mga minahan sa ilalim ng lupa, na magbibigay-daan sa mga ito na magbukas sa iba't ibang pagitan at magbigay ng tamang dami ng hanging nagpapalamig depende sa mga partikular na pangangailangan ng sasakyan.
Ang pag-unlad ng teknolohiyang ito, gamit ang mga umiiral nang magagamit na imprastraktura ng pagmimina at mga available na mapagkukunan ng datos, ay magiging isang mahalagang bahagi ng mga produkto ng Howden sa hinaharap.
Ang karanasan ni Howden sa South Africa: Alamin kung paano magdisenyo ng mga solusyon sa pagpapalamig upang matugunan ang mahinang kalidad ng tubig sa malalalim nitong minahan ng ginto, kung paano gawing matipid sa enerhiya hangga't maaari ang mga solusyon upang maiwasan ang mga problema sa grid, at kung paano matugunan ang ilan sa mga pinakamahigpit na kinakailangan sa kalidad ng hangin. Mga kinakailangan sa temperatura at kalusugan sa trabaho sa buong mundo. Ang regulasyon – ay patuloy na magbubunga para sa mga minahan sa buong mundo.
International Mining Team Publishing Ltd 2 Claridge Court, Lower Kings Road Berkhamsted, Hertfordshire Inglatera HP4 2AF, UK