南非最古老金礦——位于姆普馬蘭加省的巴伯頓（Barberton）金礦安裝了一套空調(diào)制冷系統(tǒng)。在安裝空調(diào)制冷系統(tǒng)之前，該礦完全依靠向地下輸送新鮮空氣的通風(fēng)系統(tǒng)來(lái)降溫。但是隨著隨著開(kāi)采深度加大(4000米)，井下溫度越來(lái)越高，傳統(tǒng)通風(fēng)方法已不能適應(yīng)工作需要。

巴伯頓金礦是泛非資源公司（Pan African Resources）所屬礦山。年產(chǎn)量目標(biāo)為12.5萬(wàn)盎司。該礦還是第一個(gè)采用生物氧化提取金的礦山。

該冷卻系統(tǒng)由礦山通風(fēng)和制冷咨詢(xún)公司BEE集團(tuán)負(fù)責(zé)實(shí)施，包括BBE咨詢(xún)部和項(xiàng)目部，前者提供制冷系統(tǒng)的規(guī)劃設(shè)計(jì)，后者完成系統(tǒng)部署。2016年11月份開(kāi)始安裝，2017年7月開(kāi)始運(yùn)行，工程按時(shí)完成且未超出預(yù)算。

發(fā)展歷史

巴伯頓金礦與南非早期金礦勘查同步興起，首批含金巖塊在此地發(fā)現(xiàn)，并帶來(lái)1880年代的淘金熱，以及采金鎮(zhèn)的興起。

1881～1883年，湯姆·麥克拉克蘭（Tom McLachlan）和奧古斯特·羅伯茨（Auguste Roberts）在巴伯頓取得重要發(fā)現(xiàn)，隨后探礦者蜂擁而入，興起一股淘金熱。后來(lái)在1886年，維特瓦德斯蘭特（Witwatersrand）找金熱興起，礦業(yè)重鎮(zhèn)約翰內(nèi)斯堡誕生。

地質(zhì)學(xué)家發(fā)現(xiàn)，巴伯頓鎮(zhèn)最早巖石可追溯到35億年.這些巖石地層位于巴伯頓緑巖帶，歷史上都以黃金礦化而出名。

自從開(kāi)始生產(chǎn)后的100多年里，巴伯頓金礦不需要冷卻系統(tǒng)，但是在目前的開(kāi)采深度以及向周?chē)襟w開(kāi)拓的需求，要保障舒適和安全的生產(chǎn)環(huán)境，就必須部署制冷系統(tǒng)。

巴伯頓金礦在生產(chǎn)的豎井有4個(gè)，包括希巴（Sheba）、新康索特（New Consort）和法爾維尤（Fairview），其中法爾維尤是開(kāi)采深度最大的，因此安裝了新的制冷系統(tǒng)。

BBE項(xiàng)目經(jīng)理理查德·岡德森（Richard Gundersen）表示，根據(jù)地下采礦健康和安全規(guī)定，空氣溫度必須低于某個(gè)臨界點(diǎn)。在安裝制冷系統(tǒng)之前，法爾維尤豎井下面溫度已經(jīng)接近該臨界點(diǎn)。

岡德森解釋說(shuō)，在地下礦山達(dá)到某一深度時(shí)，現(xiàn)有的空氣通風(fēng)系統(tǒng)已經(jīng)不能有效降低溫度。因此，法爾維尤豎井現(xiàn)有通風(fēng)系統(tǒng)必須用機(jī)械制冷系統(tǒng)來(lái)替代，以確保地下開(kāi)采溫度能夠降至人員和設(shè)備可以忍受的程度，這樣工人才能舒適地工作。

另外，現(xiàn)有的通風(fēng)系統(tǒng)已經(jīng)接近礦山制冷能力的極限，因?yàn)樵谙虻V山深部通風(fēng)時(shí)，空氣壓縮會(huì)產(chǎn)生熱效應(yīng)，抵銷(xiāo)了新鮮空氣應(yīng)該達(dá)到的冷卻效果。

制冷系統(tǒng)

這個(gè)3MWr的制冷系統(tǒng)由兩臺(tái)約克R 134a制冷機(jī)，冷凝制冷塔，泵和電力系統(tǒng)組成，部署在礦山主體經(jīng)復(fù)墾后的一個(gè)角落里。

岡德森表示，制冷系統(tǒng)經(jīng)過(guò)反復(fù)試驗(yàn)，穩(wěn)定性高，世界其他地方已經(jīng)部署過(guò)類(lèi)似系統(tǒng)。

雖然制冷機(jī)部署在礦山外面，但是大型空氣冷卻器卻放在山體深部，技術(shù)上都位于同一標(biāo)高。在此位置，大型空氣冷卻器對(duì)采礦作業(yè)區(qū)附近的空氣進(jìn)行冷卻。大型空氣冷卻器包括一個(gè)地下臥式噴霧室，位于一個(gè)長(zhǎng)度超過(guò)1公里的進(jìn)氣道內(nèi)。

由于巴伯頓金礦的巷道水平延伸到山體（與豎井相反），大型空氣冷卻器可以在低壓下運(yùn)行，因?yàn)橹评溆盟恍枰獜纳畈砍槿　Ｒ虼耍m然與外面的制冷劑在同一標(biāo)高，大型空氣冷卻器還在周?chē)襟w以下250米。

要抵達(dá)部署制冷機(jī)所處位置，需要經(jīng)過(guò)一條曲折并帶有“嶁Í”彎道的公路，這對(duì)于運(yùn)輸制冷機(jī)的長(zhǎng)熱交換器外殼以及大型冷卻塔零件來(lái)說(shuō)挑戰(zhàn)不小。因此，必須進(jìn)行拆解并快速組裝完畢。

盡可能在一個(gè)工廠完成制造和組裝工作，這樣就能夠減少現(xiàn)場(chǎng)工作量。例如，制冷機(jī)在美國(guó)制造、整裝進(jìn)口和運(yùn)輸，并配有壓縮機(jī)和電動(dòng)機(jī)。

同樣，所有電力設(shè)備，包括電機(jī)控制中心和可編程邏輯控制器，可以放在集裝箱里運(yùn)抵礦山。

但是，為便于運(yùn)輸，兩個(gè)冷凝制冷塔必須分解成四個(gè)單元來(lái)運(yùn)輸。

BBE咨詢(xún)公司負(fù)責(zé)制冷劑運(yùn)行能力的選定，以最少的資金實(shí)現(xiàn)負(fù)載匹配和運(yùn)行冗余。該系統(tǒng)有能力在高負(fù)載下運(yùn)行，可以滿足礦山進(jìn)一步發(fā)展的需要。

大型空氣冷卻器產(chǎn)生的溫水可以泵送到制冷機(jī)，然后再通過(guò)3200米長(zhǎng)的管道返回。低壓應(yīng)用，主要在進(jìn)氣道，使得利用高密度聚乙烯管道成為可能，其強(qiáng)大的絕緣性增加了經(jīng)濟(jì)效益。返回的冷水再經(jīng)過(guò)兩階段噴霧泵送，進(jìn)一步提高了大型空氣冷卻器的效益。

促進(jìn)地方發(fā)展

作為整個(gè)一站式方案的一部分，BBE項(xiàng)目盡可能使用當(dāng)?shù)毓┴浬谭?wù)，包括土木、機(jī)械和電器裝置工程。

岡德森向記者表示，已經(jīng)向礦山提供咨詢(xún)來(lái)尋找合適的承包商，包括說(shuō)明項(xiàng)目需求，咨詢(xún)是否有兼容的設(shè)備。為此，項(xiàng)目經(jīng)理曾駕車(chē)在礦山周?chē)鷮ふ彝聊竟こ坛邪蹋Y(jié)果在礦山周?chē)业疆?dāng)?shù)匾幻邪虂?lái)建造土木工程，包括鋼柱和混凝土工程。

作為咨詢(xún)和項(xiàng)目實(shí)施方，BBE集團(tuán)的角色是系統(tǒng)設(shè)計(jì)，繪制所有圖紙，提供所有零部件，并尋找適合承擔(dān)土工、機(jī)械、電力和控制工程的合同商。現(xiàn)場(chǎng)工程的90%工作量由當(dāng)?shù)爻邪掏瓿伞?/span>

自從制冷機(jī)開(kāi)始運(yùn)行以來(lái)，礦山的環(huán)境條件得到極大改善，工人能夠在健康安全的條件下工作，有望實(shí)現(xiàn)總體可持續(xù)發(fā)展。