Heating and Cooling in LKAB Underground Mines

Publikationen: Thesis / Studienabschlussarbeiten und HabilitationsschriftenMasterarbeit

Abstract

In den von LKAB betriebenen Eisenerzgruben Malmberget und Kiruna nördlich des Polarkreises werden die Wetterströme an den einziehenden Schächten während einer sechsmonatigen Winterperiode auf über 0°C erwärmt. Eine Kühlung der Wetter im Sommer wird bisher nicht praktiziert, wird nach ersten Einschätzungen mit der Erweiterung in die Teufe aber notwendig. Der erforderliche Wärme- und Kühlbedarf soll durch Ventsim-Simulationen für beide Gruben ermittelt werden. Nach einer Einführung in die Thematik und der allgemeinen Situation beider Gruben wird die Erhebung der geothermische Gradienten als wichtigster Simulationsparameter behandelt. In Malmberget wurden hierfür Temperatursensoren in dedizierten Bohrungen installiert, während mittels eines kommerzieller Logger in bestehenden Bohrungen Temperaturprofile ermittelt wurden. In Kiruna wurde nur letztere Methode in Kiruna angewandt. Weiters wurden für beide Gruben unter Verwendung von Bohrkerninformationen die Hauptlithologien identifiziert und für eine thermische Parameteranalyse beprobt. Anhand der Daten wurden Eigenschaften eines Modellgebirges berechnet. Für die Simulationen wurden Basismodelle bereitgestellt. Im Allgemeinen wurde ein konservativer Ansatz gewählt. Die Annahmen für die als Wärmequellen fungierenden mobile Gerätschaft basiert auf früheren Studien, wobei deren Stückzahl anhand der anvisierten Jahreproduktion berechnet wurden. Weitere Parameter wurden anhand von Recherchen definiert und zur Erstellung eines Winter- und Sommerszenarios genutzt. Der Temperaturgrenzwert wurde gemäß schwedischer Arbeitsplatzvorschriften festgelegt, um den Heiz- und Kühlbedarf für die Wetter beider Gruben zu bestimmen. Während sich der Wärmebedarf nicht grundsätzlich ändern wird, werden den Simulationsresultaten nach in den Sommermonaten Wetter gekühlt werden müssen. Der hierfür hauptverantwortliche Faktor ist die Autokompression. Abschließend werden verschiedene Optionen zur Wärme- und Kältebereitstellung vorgestellt, welche der Strategie einer CO2-freien Produktion zuträglich sind. Möglichkeiten werden vorgeschlagen, um die Simulationen und die Erkenntnisse im Bezug auf Wärme- und Kühlbedarf der Gruben zu verbessern.

Details

Titel in ÜbersetzungWärme- und Kühlbedarf der Eisenerzgruben LKABs
OriginalspracheEnglisch
QualifikationDipl.-Ing.
Gradverleihende Hochschule
Betreuer/-in / Berater/-in
Datum der Bewilligung21 Okt. 2022
StatusVeröffentlicht - 2022