III Tổng chi phớ (đầu tư + vận
3. Sử dụng nước đỏ trong điều hũa khụng khớ mỏ
khớ mỏ
Trong cỏc hệ thống làm mỏt giỏn tiếp, nước đỏ được sử dụng làm mụi trường trung gian (chất làm mỏt), nhiệt độ nước từ 1,5 ữ 3,0°C được coi là vựng nước đỏ, nước mặt được thiết lập nhiệt độ là 6°C.
Nước lạnh được sản xuất từ đỏ khụ được đưa xuống mỏ bằng đường ống hoặc qua lỗ khoan. Băng đỏ được lưu trữ trong một bể chứa đặc biệt (mỏy trộn), được cung cấp nước từ đường nước hồi của cỏc mỏy làm mỏt khụng khớ lắp đặt trong khu vực khai thỏc. Nước làm mỏt được dẫn đến cỏc bộ phận làm mỏt khụng khớ lắp đặt trong khu vực khai thỏc.
Trong trường hợp điều hũa khụng khớ trung tõm được lắp đặt từ bề mặt mỏ, để sản xuất nước đỏ, cú thể bỏ việc xõy dựng đường ống cao ỏp hồi nước núng từ băng núng chảy, vỡ thể tớch nước tăng trong chu trỡnh làm lạnh là khoảng 20%, vỡ vậy trong hệ thống thoỏt nước phải cú một lượng dự trữ thớch hợp để bơm bổ sung. Trong giải phỏp này, chu trỡnh nước mở và đũi hỏi phải bổ sung liờn tục, điều này dẫn tới việc tăng chi phớ vận hành. Tuy nhiờn, hiện tại cú thể sản xuất nước đỏ từ nước ụ nhiễm và nước mặn.
Phương phỏp làm lạnh bằng mỏy làm đỏ chõn khụng là một quỏ trỡnh phức tạp. Tuy nhiờn, nếu khụng thu được nhiệt thải để cung cấp năng lượng cho mỏy làm đỏ, mức tiờu thụ năng lượng của quỏ trỡnh tạo hơi nước cú tỏc động đỏng kể đến chi phớ vận hành.
Vào nửa cuối thập niờn 1980, băng đỏ đó được sử dụng trong cỏc mỏ vàng ở Nam Phi được vận chuyển đến động cơ làm mỏt từ bề
mặt đến khu vực khai thỏc. Việc sử dụng nước đỏ làm chất làm mỏt cú liờn quan đến tỷ lệ nhiệt độ tan băng bằng 333,3 kJ/kg so với nhiệt dung riờng của nước là 4.188 kJ/(kgK). Nhiệt của băng tan bằng với nhiệt cần thiết để làm núng nước và bằng 333,3/4.188 = 79,7°C.
Trong điều hũa khụng khớ của cỏc mỏ, nước lạnh trong cỏc mạch sử dụng được làm núng thờm 10-20°C. Do đú, cần 5 ữ 8 lần khối lượng nước so với nước đỏ để truyền cựng một lượng nhiệt.
Những lợi ớch của việc sử dụng nước đỏ bao gồm:
- Khả năng làm mỏt lớn cho đường nước lạnh chạy trong ống cú tiết diện nhỏ sẽ nhanh tản nhiệt hơn vỡ vậy tăng cụng suất làm mỏt;
- Giảm số lượng thiết bị phụ trợ để vận hành điều hũa khụng khớ ở dưới mỏ (đặc biệt là mỏy bơm);
- Giảm nhu cầu về năng lượng điện sử dụng trong hệ thống, trong đú cỏc thiết bị điều hũa khụng khớ được đặt ở dưới mỏ;
- Nước tuần hoàn trong mỏ được làm mỏt bằng cỏch tiếp xỳc trực tiếp và chảy trong bể nước ngầm trung tõm ở nhiệt độ gần 0°C (trong cỏc hệ thống làm mỏt khỏc, nhiệt độ thấp nhất thường là 6°C, nếu thiết bị bay hơi được sử dụng để làm mỏt trực tiếp khụng khớ), khi đú cho phộp giảm lưu lượng nước trong chu trỡnh này;
- Khả năng sử dụng cỏc bộ trao đổi nhiệt nhỏ hơn và cỏc thiết bị phụ trợ khỏc.
Sự di chuyển nước đỏ trong mỏ diễn ra bằng phương phỏp khớ nộn, nước đỏ ở phần đầu vào của đường ống khụ hoặc gần như khụ và cú nhiệt độ vài độ C. Để sản xuất nước đỏ, phải sử dụng cỏc mỏy múc dựng cho sản xuất cụng nghiệp và thương mại. Trờn hỡnh hỡnh 3.1 mụ tả sơ đồ lắp đặt mụ hỡnh làm mỏt.
Băng đỏ được sản xuất trong một bộ làm mỏt trung tõm (mỏy tạo đỏ) trờn bề mặt ở nhiệt độ -1°C đến -0,5°C, được đưa vào bằng băng tải đến một đường ống đặt trong giếng mỏ và thả xuống bể trộn. Mỏy trộn băng đỏ với nước ấm được bơm vào bể nước lạnh, từ đú được đưa đến mỏy làm lạnh bằng bơm điện, cung cấp cho mỏy làm mỏt khụng khớ. Nước núng trong quỏ trỡnh làm mỏt khụng khớ được dẫn trở lại mỏy trộn và một phần của nú được bơm lờn bề mặt bằng một đường ống ỏp suất cao riờng biệt. Nước núng cũng cú thể được xả vào bể trộn,
bể lắng và được bơm lờn bề mặt trong hệ thống thoỏt nước chớnh của mỏ. Trong trường hợp này là chu trỡnh mở và đũi hỏi phải bổ sung nước tổn thất, điều này khụng thuận lợi về mặt kinh tế.