Kaukana ovat ajat, jolloin kaivosten ilmanlaatua tarkkailtiin kanarialintujen avulla. Nykyisin kaivoksiin viedään valtava määrä laitteita ja teknologiaa parantamaan työntekijöiden turvallisuutta.

Liikuteltavat koneet ovat keskeinen tekijä kaivoksen tuottavuudelle, ja maanalainen kaivos vaatii tehokkaat tuuletus- ja ilmanvaihtojärjestelmät. Pöly, vesi, kaasut ja jätteet asettavat tuuletukselle kovat vaatimukset, sillä työntekijöiden turvallisuus on varmistettava kaikissa olosuhteissa.

Tuuletusjärjestelmät puhdistavat kaivoksen ilman, säätelevät lämpötilaa ja tuottavat happea niin työntekijöiden kuin dieselkäyttöisten kaivoskoneiden tarpeisiin. Voiteluaineilla on keskeinen merkitys tuuletuksen ja ilmanvaihdon toimintakunnon varmistamisessa.

Tehokas jäähdytys varmistaa toiminnan

Kuten kaikilla muillakin teollisuudenaloilla, kaivosten toimintaoloja säädellään tarkasti. Tyypillisesti maanalaisen kaivoksen lämpötilan on oltava alle 35 astetta ilmankosteudesta riippuen.

Ensimmäinen kaivoksen jäähdytysjärjestelmä otettiin käyttöön Morro Velhossa, Brasiliassa vuonna 1919. Sen jälkeen kaivosten jäähdytysjärjestelmien käyttö on kasvanut eksponentiaalisesti turvamääräysten tiukentumisen ja ilmanvaihtoteknologian kehityksen myötä.

Nykyaikaisten kaivosten tuuletusjärjestelmiin kuuluu jäähdytysyksiköitä, haihdutuslauhduttimia, tuulettimia, suihkupumppuja, kanavia ja putkia. Useissa näistä komponenteista on käytössä tarkoin räätälöityjä voiteluaineita.

Kaivoksen lämpötilaan vaikuttavat sijainti, ympäristö ja syvyys. Mitä syvemmälle mennään, sitä lämpimämmäksi käy. Maailman syvin kaivos on Etelä-Afrikan Mponengissa sijaitseva kultakaivos, jonka 380 kilometriä pitkien tunnelien syvin kohta ulottuu 3,9 kilometriä maanpinnan alapuolelle. Kiven lämpötila nousee syvyyksissä jopa 60 asteeseen. Lämpötila pidetään siedettävänä pumppaamalla tunneleihin 6 000 tonnia jäätä vuorokaudessa.

Voiteluaineen sekoittuvuus on tärkeä

Useat nykyaikaiset teolliset jäähdytysjärjestelmät perustuvat kompressioon, jolloin jäähdytys tapahtuu haihduttamalla jäähdytysnestettä. Niitä ovat muun muassa fluoratut hiilivedyt (HFC), hydrofluoro-olefinit (HFO), hiilivedyt (HC), ammoniakki ja hiilidioksidi (CO2). Jäähdytysaineen laatu, kompressorin tyyppi ja haihduttimen lämpötila määrittävät voiteluaineteknologian ja viskositeettivalikoiman. Lisäksi on huomioitava jäähdytysnesteen ja voiteluaineen seoksen liukoisuus ja sekoittuvuus.

Voiteluaineen sekoittuvuus jäähdytysaineen kanssa haihdutuslämpötilassa on ratkaisevan tärkeää sekoitussovelluksissa, joita ovat järjestelmät ilman öljynerottimia. Jäähdytysnesteen ja voiteluaineen sekoitus ei saa erottua haihduttimessa laajentuessaan, jotta sekoitus voi kulkea kompressoriin. Jos aineet erottuvat sopimattoman sekoittuvuuden vuoksi, neste on vaarassa jäädä haihduttimeen. Tästä aiheutuu huomattava jäähdytystehon lasku sekä häiriöitä kompressorin toimintaan.

Sekä korkea paine että lämpötila aiheuttavat kompressorissa öljyn viskositeetin heikkenemistä, joka liittyy jäähdytysnesteen liukoisuuteen voiteluaineessa. Viskositeetin aleneminen vaikuttaa kulumissuojaan.

Viskositeetin heikkenemisen vaikutuksia voidaan vähentää valitsemalla oikea voiteluaine ja viskositeetti. ExxonMobil tarjoaa täyden valikoiman erilaisten kaivoskoneiden vaatimukset täyttäviä voiteluaineita eri sekoittuvuuksilla erilaisiin viskositeetteihin, paineisiin ja lämpötiloihin.

Erikoisvoiteluaineet auttavat jäähdytyslaitteissa

Markkinoilla on laaja valikoima edistyneitä voiteluaineita kaikille jäähdytyslaitteille, kuten ammoniakkia, hydrofluoro-olefinia ja hiilidioksidia käyttäville. Mobil EALTM (Environmental Awareness Lubricants) Arctic -sarjan synteettiset voiteluaineet on suunniteltu hiilivetyä ja hydrofluoro-olefinia käyttäville jäähdytyskompressoreille ja -järjestelmille.

Nämä voiteluaineet on muodostettu synteettisistä polyoliestereistä (POE) ja ne tarjoavat erinomaiset voiteluominaisuudet, kulumissuojan sekä kemiallisen ja termisen vakauden. Voiteluaineet ovat riittävän sekoittuvia fluorattujen hiilivety- ja hydrofluoro-olefinijäähdytysnesteiden kanssa. Lisäksi niiden viskositeetti-, lämpötila- ja painesuhteet sopivat yhteen useiden fluorattujen hiilivetyjen ja hydrofluoro-olefinien kanssa.

Suuret ammoniakkia käyttävät jäähdytysjärjestelmät on varustettu öljynerottimilla ja siksi on käytettävä voiteluainetta, joka ei sekoitu jäähdytysnesteen kanssa ja jonka haihtumispaine on matala öljyn siirtymisen minimoimiseksi. Markkinoilla olevia PolyAlphaOlefini (PAO) -pohjaisia voiteluaineita suositellaan erittäin korkeissa lämpötiloissa käytettäviin jäähdytyskompressoreihin sekä erittäin alhaista haihtumislämpötilaa hyödyntäviin järjestelmiin.

Näiden öljyjen liukoisuus ja sekoittuvuus useimpien jäähdytysnesteiden kanssa on alhainen, minkä ansiosta ne muodostavat paksumman kalvon paineessa. Tämä voi vähentää vuotoja akselitiivisteissä. Öljyt toimivat vaativissa olosuhteissa jäähdytysnesteenä käytettävän ammoniakin kanssa tehokkaasti alhaisen lämpötilan korkean viskositeetti-indeksin ja hyvän juoksevuuden ansiosta.

Öljy sopii myös laitteisiin, joissa käytetään hiilidioksidin kanssa huonosti tai ei lainkaan sekoittuvia jäähdytysnesteitä. Lisäksi se on National Sanitary Foundation (NSF) H-1 -rekisteröity ja soveltuu satunnaisiin elintarvikekosketuksiin. Valikoimaan sisältyy myös täyssynteettinen erikoisöljy, joka on suunniteltu suuriin, ammoniakkia käyttäviin jäähdytyskompressoreihin.

Kompressorijäähdytys vaatii oman ratkaisun

Monet nykyaikaiset jäähdytyskompressorit käyttävät ammoniakkia jäähdytysnesteenä. Ei-sekoittuviin laitteisiin kehitetyt vahattomat PAO-voiteluaineet tarjoavat hyvän voitelun teollisuuden ja kaupan kompressoreille sekä lämpöpumppujen jäähdytysjärjestelmille. Ne ovat tarjonneet käyttöetuja myös ammoniakkipohjaisissa järjestelmissä.

PAO-pohjaisten voiteluaineiden viskositeetti on alhaisissa lämpötiloissa merkittävästi pienempi kuin mineraalinafteeni- tai mineraaliparafiinipohjaisilla voiteluaineilla. Tämän vuoksi tuotantolaitosten tehokkuus paranee, sillä lämpötilaan vaikuttava eristävä öljykerros voidaan minimoida.

Öljyillä on erinomainen lämpö-, hapettumis- ja kemiallinen vakaus, mikä pidentää käyttöikää. Sen avulla voidaan alentaa kunnossapitokuluja, pidentää öljynvaihtovälejä ja suodattimien käyttöikää sekä vähentää vuotoja akselitiivisteissä tehokkaammin kuin normaaleilla mineraaliöljyillä.

Maanalaisessa kaivostoiminnassa niin ihmiset kuin koneetkin joutuvat äärirajoille. Voiteluaineet ovat olennaisia laitteiden ja ilmanvaihdon turvallisessa ja tehokkaassa toiminnassa. Tuuletusjärjestelmien oikea voitelu suojaa kosteudelta, pölyltä ja muilta epäpuhtauksilta, mikä suojaa laitteita kulumiselta ja tehostaa tuottavuutta. Nykyaikainen voiteluaineteknologia helpottaa syvyyksissä työskentelyä merkittävästi.

Mohamed Mourad

Industrial Marketing Advisor,

ExxonMobil