南非最深金矿安装空调制冷系统

南非最古老金矿——位于姆普马兰加省的巴伯顿（Barberton）金矿安装了一套空调制冷系统。在安装空调制冷系统之前，该矿完全依靠向地下输送新鲜空气的通风系统来降温。但是随着随着开采深度加大(4000米)，井下温度越来越高，传统通风方法已不能适应工作需要。

巴伯顿金矿是泛非资源公司（Pan African Resources）所属矿山。年产量目标为12.5万盎司。该矿还是第一个采用生物氧化提取金的矿山。

该冷却系统由矿山通风和制冷咨询公司BEE集团负责实施，包括BBE咨询部和项目部，前者提供制冷系统的规划设计，后者完成系统部署。2016年11月份开始安装，2017年7月开始运行，工程按时完成且未超出预算。

发展历史

巴伯顿金矿与南非早期金矿勘查同步兴起，首批含金岩块在此地发现，并带来1880年代的淘金热，以及采金镇的兴起。

1881～1883年，汤姆·麦克拉克兰（Tom McLachlan）和奥古斯特·罗伯茨（Auguste Roberts）在巴伯顿取得重要发现，随后探矿者蜂拥而入，兴起一股淘金热。后来在1886年，维特瓦德斯兰特（Witwatersrand）找金热兴起，矿业重镇约翰内斯堡诞生。

地质学家发现，巴伯顿镇最早岩石可追溯到35亿年.这些岩石地层位于巴伯顿緑岩带，历史上都以黄金矿化而出名。

自从开始生产后的100多年里，巴伯顿金矿不需要冷却系统，但是在目前的开采深度以及向周围山体开拓的需求，要保障舒适和安全的生产环境，就必须部署制冷系统。

巴伯顿金矿在生产的竖井有4个，包括希巴（Sheba）、新康索特（New Consort）和法尔维尤（Fairview），其中法尔维尤是开采深度最大的，因此安装了新的制冷系统。

BBE项目经理理查德·冈德森（Richard Gundersen）表示，根据地下采矿健康和安全规定，空气温度必须低于某个临界点。在安装制冷系统之前，法尔维尤竖井下面温度已经接近该临界点。

冈德森解释说，在地下矿山达到某一深度时，现有的空气通风系统已经不能有效降低温度。因此，法尔维尤竖井现有通风系统必须用机械制冷系统来替代，以确保地下开采温度能够降至人员和设备可以忍受的程度，这样工人才能舒适地工作。

另外，现有的通风系统已经接近矿山制冷能力的极限，因为在向矿山深部通风时，空气压缩会产生热效应，抵销了新鲜空气应该达到的冷却效果。

制冷系统

这个3MWr的制冷系统由两台约克R 134a制冷机，冷凝制冷塔，泵和电力系统组成，部署在矿山主体经复垦后的一个角落里。

冈德森表示，制冷系统经过反复试验，稳定性高，世界其他地方已经部署过类似系统。

虽然制冷机部署在矿山外面，但是大型空气冷却器却放在山体深部，技术上都位于同一标高。在此位置，大型空气冷却器对采矿作业区附近的空气进行冷却。大型空气冷却器包括一个地下卧式喷雾室，位于一个长度超过1公里的进气道内。

由于巴伯顿金矿的巷道水平延伸到山体（与竖井相反），大型空气冷却器可以在低压下运行，因为制冷用水不需要从深部抽取。因此，虽然与外面的制冷剂在同一标高，大型空气冷却器还在周围山体以下250米。

要抵达部署制冷机所处位置，需要经过一条曲折并带有“嵝Í”弯道的公路，这对于运输制冷机的长热交换器外壳以及大型冷却塔零件来说挑战不小。因此，必须进行拆解并快速组装完毕。

尽可能在一个工厂完成制造和组装工作，这样就能够减少现场工作量。例如，制冷机在美国制造、整装进口和运输，并配有压缩机和电动机。

同样，所有电力设备，包括电机控制中心和可编程逻辑控制器，可以放在集装箱里运抵矿山。

但是，为便于运输，两个冷凝制冷塔必须分解成四个单元来运输。

BBE咨询公司负责制冷剂运行能力的选定，以最少的资金实现负载匹配和运行冗余。该系统有能力在高负载下运行，可以满足矿山进一步发展的需要。

大型空气冷却器产生的温水可以泵送到制冷机，然后再通过3200米长的管道返回。低压应用，主要在进气道，使得利用高密度聚乙烯管道成为可能，其强大的绝缘性增加了经济效益。返回的冷水再经过两阶段喷雾泵送，进一步提高了大型空气冷却器的效益。

促进地方发展

作为整个一站式方案的一部分，BBE项目尽可能使用当地供货商服务，包括土木、机械和电器装置工程。

冈德森向记者表示，已经向矿山提供咨询来寻找合适的承包商，包括说明项目需求，咨询是否有兼容的设备。为此，项目经理曾驾车在矿山周围寻找土木工程承包商，结果在矿山周围找到当地一名承包商来建造土木工程，包括钢柱和混凝土工程。

作为咨询和项目实施方，BBE集团的角色是系统设计，绘制所有图纸，提供所有零部件，并寻找适合承担土工、机械、电力和控制工程的合同商。现场工程的90%工作量由当地承包商完成。

自从制冷机开始运行以来，矿山的环境条件得到极大改善，工人能够在健康安全的条件下工作，有望实现总体可持续发展。