لودر معدنیLHD برقی گامی به سوی پایداری معادن زیر زمینی

در این مقاله قصد داریم راجع به استفاده از لودر معدنی LHD های برقی در معادن زیرزمینی و تاثیر آن ها بر پایداری معادن صحبت کنیم

کار در معادن زیر زمینی بسیار سخت و نفس گیر است ، لودر معدنی LHD معمولی نیز با سوزاندن دیزل بر این مشکلات می افزایند . معادن زیر زمینی عموما به دلیل پایین بودن از سطح زمین گرم تر هستند و فعالیت های حفاری نیز میزان گرد و غبار در هوا را بیش از حد مجاز تنفس انسان کرده است ، اگر به این شرایط دود و گرمای موتورهای دیزلی نیز افزوده شود چه خواهد شد؟ مطمئنا به مراتب هزینه تهویه بیشتر از پیش می شود و رضایت پرسنل تان نیز کمتر خواهد شد . با توجه به افزایش سخت گیری در زمینه شرایط کار در معدن و تهویه آن باید زیر ساخت های لازم برای  استفاده از سیستم های بارگیری برقی به جای موتورهای دیزل در اولویت قرار گیرد . برخی از لودر معدنی LHD برقی به تولید انبوه رسیده اند و هدف ما بررسی تاثیر آنها بر روی کاهش هزینه معادن می باشد و مطمئنا گرایش در جهت استفاده از آن ها بر پایداری معادن زیر زمینی بسیار موثر خواهد بود.

دلایل استفاده از لودر معدنی LHD برقی

با توجه به گسترش روز افزون صنعت موبایل نیاز به استخراج فلزات از معادن زیرزمینی با عمق بیشتر افزایش می یابد. لودر و کامیونهای دیزلی به کمک یک موتور دیزلی (ICE-درون سوز-internal combustion engine) سوخت دیزل را می سوزانند . سوختن دیزل DPM ها شامل ذرات بسیار خطرناک ،  گازهای مثل  CO ،NO_X ، H₂S و گرما را آزاد می کند . نکات ایمنی کار در معادن زیر زمینی قواعدی را برای شرایط کار در معدن تعیین کرده است و برای پیروی از این قوانین باید گرما و ذرات حاصل از سوختن دیزل را نیز به شرایط اضافه کرد. روز به روز به تعداد معادنی که در عمق دو هزار متر پایین تر از سطح دریا کار می کنند  ، افزوده می شود . در این معادن دما به صورت خودکار بسیار بالا است و سیستم های تهویه با آخرین توان در حال کار کردن هستند . گرمایی که کامیون ها و لودرها به محیط اضافه می کنند ، در کنار دود حاصل از سوختن دیزل واقعا زجر آور است. لودر های معدنی LHD های برقی می توانند جانشین خوبی برای موتورهای دیزلی باشد و در ضمن مانند آن ها نیز گاز گلخانه ای تولید نمی کنند .

موتورهای دیزل در رقابت با الکتروموتورها

سیستم های بارگیری در معادن زیر زمینی عموما دارای انواع لودر معدنی LHD  (شامل انواع لودر و کامیون ) و لکوموتیوها هستند . در این سیستم های بارگیری لودرها انواع سنگ های  معدنی را با پیکورها شکسته و با باگت ها به محل بارگیری کامیون ها یا لکوموتیوها منتقل و از معدن خارج می کنند. تمام این سیستم های بارگیری می توانند مجهز به دیزل یا مجهز به الکتروموتورها شوند . از مقایسه بین نتایج در معادن مختلف به نکات جذابی دست یافته شده است که پس از مقایسه می توان یک انتخاب عالی به عنوان کارفرما داشت باشید . شاید مقایسه این مسائل در درک اینکه هزینه نهایی موتورهای دیزل با الکتروموتور ها برابر و حتی بیشتر است به شما کمک کند.

عملکرد لودرهای معدنی LHD دیزل

توان متوسط لودرهای معدنی دیزلی در هر سنگ شکنی و لیفت معادل بیست و پنج تن و ظرفیت کامیون ها و لکوموتیوهای دیزلی در هر انتقال بین 20 تا 60 تن متغیر است . بدلیل استفاده از سوخت دیزل محدوده عملیاتی آنها نامحدود است . سرمایه اولیه لازم برای خرید آن ها نسبت به سایر لودرهای معدنی LHD بسیار ارزان و سوخت گیری آن ها کم هزینه و ساده است . همین دلایل باعث محبوبیت آن ها در معادن شده است . در زیر چندی از معایب ای سیستم های بارگیری را برایتان ذکر کرده ایم.

1. راندمان بین 30 تا 35 درصد
2. ظرفیت اضافه بار بسیار کم
3. نیاز به مهارت بالا در زمینه تعمیرات و نگهداری
4. هزینه های بالا برای تعویض روغن و فیلتر
5. سر صدای بالا و ارتعاشات
6. تشکیل مه در اثر دود حاصل از سوخت دیزل

عملکرد لودر معدنی LHD برقی

لکوموتیوها  ، لودرها و کامیون های برقی از یک قرن پیش به خدمت معادن گرفته شده اند، اما به دلیل هزینه خرید اولیه بیشتر و عدم تولید انبوه کمتر مورد توجه واقع شده اند . لودر معدنی LHD های برقی با برق کار می کنند و مطمئنا خرابی آن ها به میزان نوسانات برق در منطقه و راندمان نیز به میزان قطعی برق بستگی دارد. ولی راندمان بسیار بالاتر از موتورهای دیزل  حدود 90 درصد است

1. ارتعاش و سر و صدای کم
2. ظرفیت اضافه بار بالا و پاسخگویی بهتر به بار
3. نگهداری و تعمیرات کمتر
4. گشتاور ثابت
5. گرمایش یک سوم گرمایش موتورهای دیزلی
6. هزینه انرژی الکتریکی برای یک ساعت بسیار کمتر از هزینه مصرفی برای یک ساعت سوخت موتور دیزل

انواع لودر معدنی LHD برقی

 لودر معدنی LHD برقی با توجه به نوع تغذیه الکتروموتور با منابع الکتریسیته به پنج دسته اصلی تقسیم می شوند که در مورد آن ها به طور کامل صحبت خواهیم کرد . پنج دسته اصلی سیستم های بارگیری برقی از لحاظ تغذیه موتور عبارتند از:

1. تغذیه با باتری های قابل شارژ و یکبار مصرف
2. تغذیه با کابل های برق
3. تغذیه با شبکه های برق رسانی
4. الکتروموتور هیبریدی
5. تغذیه با سلول سوختی

البته باید ذکر کنم که روش پنجم به خاطر هزینه بسیار بالا تا کنون استفاده نشده است و تنها نمونه های آزمایشگاهی ازاین لودر معدنی LHD ساخته شده است از این رو به بحث در این مورد نمی پردازیم.

تغذیه با باطری

تغذیه با باطری یک از روش های استفاده از الکتروموتورها در لودر معدنی LHD می باشد . مهم ترین مزیت این روش عدم اتصال به تاسیسات معدن ، راندمان بالا ، تحمل اضافه بار بالا و گشتاور بالا در سرعت های پایین است. از معایب این روش نیز می توان به محدود بودن باتری ها در ذخیره انرژی و نیاز به تعویض اشاره کرد . باتری های سربی و LFP دو دسته اصلی از باتری های هستند که برای تغذیه الکتروموتورها از آنها استفاده شده است . بیشینه ذخیره باتری های سربی   40W/kgو بیشینه این مقدار در LFP ها  250 W/kg می باشد. LFP های با توان ذخیره سازی بین W/kg   90-  110در انواع لودر معدنی  LHD های برقی استفاده شده اند و باتری ها بیشتر از این مقدار به دلیل عدم زیر ساخت های مناسب به کار بسته نشده اند . یک شرکت کانادایی به نام RDH Mining Equipment لودر معدنی Muckmaster 300EB و کامیون بیست تن Haulmaster 800-20EB را با استفاده از باتری برقی کرده و برای اولین بار در تابستان 2013 چندین عدد از آن ها در معدن طلای ماکاسا به کار بسته شده اند . مشکل اساسی که برای این LHD ها ذکر شده تعویض باتری و هزینه یک یوروی برای هر یک W/Kg می باشد . بطور متوسط باتری هر چهار ساعت یکبار باید تعویض شوند . تعویض باتری هربار یک ربع طول می کشد و این به معنای از دست دادن نیم ساعت در یک تایم دوازده ساعته است . بزرگترین مزیت این LHD ها کار بدون دود و صدا می باشد که بسیار عالی است.

تغذیه با کابل های برق

این روش توسط اطلس کوپکو روی یکی از قوی ترین دستگاه بارگیری لودر معدنی LHD به نام  LH 625E Sandvik اجرا شده است و به صورت تجاری نیز وارد بازار گشته است . مشخص گردیده بیشینه ترین طول کابل که می تواند داخل دستگاه جمع شود، هفتصد متر و شعاع عملیاتی این دستگاه بارگیری نصف طول کابل می باشد. تنها عیب این سیستم محدود بودن می باشد. قدرت الکترو موتور در این دستگاه دو برابر موتور دیزلی می باشد . هزینه سوخت و نگهداری این دستگاه خیلی کمتر از دیزل است ، اما به دلیل نیاز به تاسیسات برق، امکان قطع شدن کابل خود سیستم و نوسانات برق که تقریبا شصت یورو بر متر برآورد شده است ،  هزینه برابر خواهد شد . راهکاری که می تواند این هزینه را واقعا کاهش دهد ، استفاده از این سیستم بارگیری در یک منطقه خاص در معدن می باشد . استفاده موفقیت آمیز از این نوع لودرهای معدنی LHD به مدت بیست و پنج سال در معادن آهن کیرونای سوئد قابلیت بالای این دستگاه ها را مشخص کرده است .

تغذیه با شبکه های برق رسانی

استفاده از این نوع سیستم بارگیری برای لکوموتیوها  نزدیک به صد سال است ، که در معادن زیرزمینی اجرا می شود. این روش برای لودرها و کامیون های تونلی LHD تاکنون استفاده نشده و تنها مدل تجاری سازی شده با این روش کامیون کیرونا نام دارد. این کامیون در دو مدل EMT-35 و EMT-50 می باشد  . برای این کامیون ها خط تامینی به صورت سه فازی تعبیه شده است که در طی این سه فاز ، کامیون همانند لکوموتیو ها با استفاده از برق کار می کند و در فاصله بین سه فاز از موتور کوچکتر دیزلی بهره می برند . سرعت این نوع از کامیون ها دو برابر مدل های دیزلی است و بهره وری آن نیز بیست درصد بیشتر است . موتور دیزلی نیز به ندرت استفاده می شود و تقریبا هزینه سوخت این سیستم بارگیری لودر معدنی LHD چهارده درصد کمتر است . کلمن واله به مدت هجده سال از این کامیون ها استفاده کرده و بسیار راضی بوده است.

الکتروموتور هیبریدی

این نوع از موتور ترکیبی از باتری های قابل شارژ با موتورهای دیزل می باشد . این نوع از سیستم های بارگیری لودر معدنی LHD را با نام لودر تونلی HEV می شناسند . برای استفاده از این سیستم باید چند ایستگاه سوخت دیزل و برق تامین شود . در این سیستم LHD انتخاب برای استفاده از نیروی برق یا دیزل با اپراتور است . این سیستم های بارگیری دارای باتری چند بار مصرف هستند ، که می تواند شارژ شود . موتور درون سوز در این نوع سیستم های بارگیری بسیار کوچکتر از الکترو موتور می باشد . از مزیت های این نوع LHD مانوردهی نامحدود  ، مصرف انرژی کمتر ، سرو صدای کم ، تاوان بالا و برخورداری از گشتاور موتور های دیزل می باشد . استفاده از این کامیون ها برای رفع مشکل گازهای گلخانه ای و کاهش هزینه تهویه در معادن مسئله ای ضروری است. حالا انتخاب با شماست. آیا الکتروموتور ها را انتخاب می کنید یا از دیزل ها استفاده خواهید کرد؟