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Title:
APPARATUS FOR GRAVITATIONAL STRATIFICATION OF MINERALS AND/OR PRECIOUS METALS
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2017/175089
Kind Code:
A1
Abstract:
The present invention belongs to the field of prospecting for granular minerals and/or precious metals, and is preferably directed to gold and/or diamond mining, in alluvial mineral prospecting and deep sea mining. The object of the present invention is a gravitational stratification apparatus that comprises at least one tubular stratification chamber (1) and rotary means, the stratification chamber (1) being hinged to the rotary means such that it can pivot about a perpendicular axis that intersects a longitudinally central position. Also described by the present invention is a system that includes said apparatus, the method for operating the apparatus and the use thereof. In one of its embodiments, the apparatus contains physical semi-axles (7) for rotating the stratification chamber (1) and a cover (2) arranged at one end of the stratification chamber (1) and provided with an opening/closing mechanism (3) having an opening pivot (4) parallel to the perpendicular rotation axis.

Inventors:
SALGADO BAPTISTA COELHO, Alfredo (R. General França Borges s/n Qta, Chão Água Feliteira Dois Portos, 2565-182 Dois Portos, 2565-182, PT)
Application Number:
IB2017/051716
Publication Date:
October 12, 2017
Filing Date:
March 24, 2017
Export Citation:
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Assignee:
SALGADO BAPTISTA COELHO, Alfredo (R. General França Borges s/n Qta, Chão Água Feliteira Dois Portos, 2565-182 Dois Portos, 2565-182, PT)
International Classes:
B03B5/64
Attorney, Agent or Firm:
PEREIRA DA CRUZ, João (Rua Vitor Cordon 14, 1249-103 Lisboa, 1249-103, PT)
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Claims:
REIVINDICAÇÕES

1. Aparelho para estratificação gravítica em prospecção de minerais e/ou metais preciosos granulares caracterizado por compreender pelo menos uma câmara de estratificação (1) tubular e meios de rotação, estando a referida câmara de estratificação (1) articulada com os meios de r otação de tal forma que pode rodar em torno de um eixo perpendicular a si mesma, sendo que o referido eixo perpendicular de rotação intersecta uma posição longitudinalmente central da referida câmara de estratificação (1).

2. Aparelho de acordo com a reivindicação anterior caracterizado por os meios de rotação consistirem em pelo menos um eixo físico acoplado à superfície exterior de uma secção longitudinalmente central da referida câmara de estratificação (1) sendo o dito eixo físico coincidente com o referido eixo perpendicular de rotação.

3. Aparelho de acordo com a reivindicação anterior caracterizado por o eixo físico compreender pelo menos dois semieixos físicos (7), cada um acoplado à superfície externa de uma câmara de estratificação (1). 4. Aparelho de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores caracterizado por compreender uma pluralidade de câmaras de estratificação (1), estando todas as câmaras de estratificação (1) acopladas entre si, de tal forma que (i) o seu movimento rotacional é solidário e (ii) se encontram num mesmo plano.

5. Aparelho de acordo com a reivindicação anterior caracterizado por o dito eixo físico consistir em :

(i) n + 1 semieixos físicos (7), estando cada semieixo físico (7) acoplado a duas das ditas câmaras de estratificação (1) e sendo n o número de câmaras de estratificação (1), ou (ii) pelo menos uma placa central (6) com meios para acoplar várias das ditas câmaras de estratificação (1) e em dois semieixos físicos (7)

- acoplados às câmaras de estratificação (1) posicionadas em extremos da referida pluralidade de câmaras de estratificação (1) ou

- acoplados a extremos da referida placa central, por sua vez acoplados às câmaras de estratificação (1) posicionadas em extremos da referida pluralidade de câmaras de estratificação (1),

ou

(iii) uma pluralidade de semieixos físicos (7), estando pelo menos parte das ditas câmaras de estratificação (1) directamente acopladas entre si, por exemplo via soldadura,

sendo que os referidos semieixos físicos (7) contêm preferencialmente rolamentos.

6. Aparelho de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores caracterizado por cada câmara de estratificação (1) compreender pelo menos uma abertura em pelo menos uma das suas duas extremidades longitudinais, adequada para entrada e/ou saída de material a estratificar, cada abertura contendo uma tampa (2) adequada para abrir e fechar e para proporcionar estanquicidade quando fechada, contendo essa tampa (2) um mecanismo de abertura/fecho (3) com um eixo de rotação de abertura (4), e estando o referido eixo de rotação de abertura (4) posicionado de tal forma que é paralelo ao eixo perpendicular de rotação, e sendo preferencialmente o mecanismo de abertura/fecho (3) um mecanismo por mola.

7. Aparelho de acordo a reivindicação anterior caracterizado por compreender adicionalmente meios de suporte de abertura e fecho posicionados substancialmente próximo da tampa (2), preferencialmente consistindo em pelo menos uma braçadeira (8), ainda mais preferencialmente cada braçadeira (8) acoplando duas ou mais câmaras de estratificação (1) do aparelho.

8. Aparelho de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores caracterizado por a superfície interior de cada câmara de estratificação (1) ser lisa. 9. Aparelho de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores caracterizado por a câmara de estratificação (1) tubular ter uma forma cilíndrica, troncocónica, prismática ou troncopiramidal, sendo preferencialmente cilíndrica.

10. Aparelho de acordo com qualquer uma das revindicações anteriores caracterizado por a câmara de estratificação (1) estar articulada com os meios de rotação de tal forma que roda em 360°.

11. Aparelho de acordo com qualquer uma das reivindicações 2-10 caracterizado por compreender adicionalmente meios de suporte para o referido eixo físico, que consistem preferencialmente num suporte com braços de apoio, adequado para se posicionar sobre o solo ou sobre uma estrutura.

12. Aparelho de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores caracterizado por a câmara de estratificação (1) e a tampa (2) serem transparentes.

13. Sistema para estratificação gravítica em prospecção de minerais e/ou metais preciosos granulares caracterizado por compreender o aparelho de qualquer uma das reivindicações anteriores e um crivo adequado para crivagem de solo mineral, sendo a malha do referido crivo preferencialmente pelo menos 7 vezes inferior à distância entre arestas ou diâmetro da secção formada pela extremidade da câmara de estratificação (1) tubular, sendo ainda mais preferencialmente pelo menos 10 vezes inferior.

14. Método de operação do aparelho de qualquer uma das reivindicações 1-12 caracterizado por compreender os seguintes passos:

a) introdução de pelo menos um líquido, preferencialmente água, e de material a estratificar, em cada câmara de estratificação (1) do referido aparelho;

b) estratificação do material a estratificar, incluindo, para cada câmara de estratificação (1):

i) rotação com escorregamento do material a estratificar, sem cavalgamento;

ii) posicionamento em queda gravítica do material a estratificar.

15. Método de acordo com a reivindicação anterior caracterizado por compreender a repetição do passo b) 4 a 15 vezes, preferencialmente 5 a 10 vezes.

16. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 14-15 caracterizado por a rotação sem cavalgamento do passo i) ter como ângulo limite 130- 135° em relação à posição anterior, que consiste numa posição vertical.

17. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 14-16 caracterizado por compreender um passo de recolha de materiais seleccionados, realizado subsequentemente ao passo b), incluindo:

c) posicionamento de cada câmara de estratificação (1) numa posição substancialmente perpendicular ao vector gravidade com imersão da abertura da câmara de estratificação (1) em recipiente com um líquido idêntico ao que se encontra no interior da câmara de estratificação (1); d) recolha de materiais seleccionados.

18. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 14-17 caracterizado por a quantidade de líquido ser tal que este se encontra a um nível de pelo menos 70 % do comprimento longitudinal da câmara de estratificação (1) quando esta se encontra numa posição perpendicular ao solo, preferencialmente 75 %, e sendo o volume de material a estratificar preferencialmente inferior ou igual a 25 % do volume interno da câmara de estratificação (1).

19. Utilização do aparelho de qualquer uma das reivindicações 1-12 em prospecção de minerais e/ou metais preciosos granulares, preferencialmente em mineração aurífera e/ou diamantífera.

Description:
DESCRIÇÃO

APARELHO PARA ESTRATIFICAÇÃO GRAVÍTICA EM PROSPECÇÃO DE MINERAIS E/OU

METAIS PRECIOSOS GRANULARES E SEU MÉTODO DE OPERAÇÃO

CAMPO DA INVENÇÃO

A presente invenção enquadra-se na área da prospecção de minerais e/ou metais preciosos granulares, preferencialmente direccionando-se à mineração aurífera e/ou diamantífera, na prospecção aluvial mineral e na mineração marítima de profundidade.

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO A presente invenção encontra antecedentes mais próximos nas calhas para selecção e captura de minerais/metais (sluice boxes), um instrumento milenário, ainda ampla a intensivamente usado, tanto em pequenas como muito grandes instalações mineralógicas. Estas calhas podem operar em cima da água numa estrutura flutuante móvel, chamada draga, que capta ou aspira as areias juntamente com água do fundo do rio ou do mar, geralmente junto à foz de rios que tenham areias auríferas ou diamantíferas.

As calhas compreendem canais e canaletes por onde água com material a seleccionar passam, sendo os canaletes adequados para fixação dos materiais pretendidos. Houve algum melhoramento no rendimento das calhas devido a novos formatos dos canaletes e à utilização de tapetes por baixo dos canaletes. Porém, os princípios hidráulicos utilizados no seu funcionamento são ainda os mesmos, nomeadamente a de criação de uma corrente de água suficientemente forte para arrastar pedras, calhaus, areão e as areias do princípio das calhas até ao final. Essa forte corrente de água terá ainda de proporcionar que pedras, calhaus, areão e areias ultrapassem os vários canaletes, criando uma sucção hidráulica ou baixa pressão a jusante de cada canalete. É essa sucção que cativa as partículas pequenas de ouro e as fixa por trás dos canaletes. As maiores partículas, as pepitas, por serem bastante mais pesadas, são retidas à frente dos canaletes, isto é a montante.

As calhas concentram o ouro juntamente com as areias negras que são muito pequenos grãos de hematite e magnetite e alguns grãos de quartzo chamando-se a esse conjunto "concentrados" que têm de ser processados por outro equipamento em estaleiro ou em laboratório. Entre esses aparelhos temos as mesas vibratórias, as rodas em espiral, os jigues com efeito de pulsação, além de muitos outros. Estes aparelhos ou instrumentos de separação do ouro trabalham unicamente os concentrados, não trabalham diretamente os solos aluviais por serem extremamente lentos. É disso um exemplo a solução técnica divulgada no pedido de patente

AU649512.

Este tipo de equipamento não só consiste numa estrutura de construção complexa como funciona apenas à superfície, obrigando a etapas anteriores de transporte até à superfície de toda a massa mineral, e tipicamente os minerais ou metais seleccionados são recolhidos destas estruturas ainda com areias negras, necessitando de passos adicionais para as retirar.

O pedido de patente com número de publicação US2011174697 divulga um outro tipo de solução, distinto mas de maior complexidade, baseado no princípio de hidrociclone, aplicado à prospecção mineira. Trata-se de um aparelho que aplica uma força centrífuga a um fluido, de tal forma que é fluxo com vórtice nesse fluido, de tal forma que partículas são separadas de acordo com a sua densidade. São apresentadas algumas definições desta área técnica, relevantes para a presente invenção.

Escorregamento: deslizamento suave de toda a massa mineral sem alteração da estratificação interna ou posição relativa dos minerais dentro da massa mineral segundo a sua densidade.

Cavalgamento: camadas de minerais a deslizarem por cima de outras camadas estacionárias, alterando as suas posições relativas.

Estratificação por queda gravítica: alteração da anterior posição relativa dos minerais dentro da massa mineral devida à sua maior densidade e consequente maior velocidade terminal durante uma queda gravítica laminar de pouca turbulência num fluido. Neste processo também é relevante o volume das partículas.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

É objecto da presente invenção um aparelho para estratificação gravítica em prospecção de minerais e/ou metais preciosos granulares que compreende pelo menos uma câmara de estratificação (1) tubular e meios de rotação, estando a referida câmara de estratificação (1) articulada com os meios de rotação de tal forma que pode rodar em torno de um eixo perpendicular a si, sendo que o referido eixo perpendicular de rotação intersecta uma posição longitudinalmente central da referida câmara de estratificação (1).

É desconhecido um aparelho para a presente finalidade que seja baseado no mesmo princípio que o presente dispositivo, que possibilita a separação de minerais ou metais preciosos granulares por escorregamento sem cavalgamento dos estratos, através da capacidade de rotação de uma câmara de estratificação (1) tubular em torno de um eixo central, imaginário. Este equipamento é de menor complexidade construtiva do que os conhecidos do estado da técnica, podendo operar tanto à superfície como submerso a qualquer profundidade, eliminando a necessidade de transporte do material a seleccionar até à superfície. A capacidade de rotação está igualmente ligada à redução do comprimento longitudinal da referida câmara (1), substituindo um maior comprimento pela capacidade de repetição da queda gravítica.

Numa configuração vantajosa do aparelho da presente invenção, combinável com a anterior, os meios de rotação consistem em pelo menos um eixo físico acoplado à superfície exterior de uma secção longitudinalmente central da referida câmara (1) sendo o dito eixo físico coincidente com o referido eixo perpendicular de rotação.

Esta estrutura adequada para rotação da câmara de estratificação (1) possibilita que o peso total da referida câmara (1), do material a seleccionar e da água dentro da câmara (1) esteja concentrado no eixo, possibilitando um baixo consumo de energia despendido na actividade de rotação/estratificação.

Em outra configuração vantajosa do aparelho da presente invenção, combinável com qualquer uma das anteriores, o eixo físico compreender pelo menos dois semieixos físicos (7), cada um acoplado à superfície externa de uma câmara de estratificação (1).

Trata-se da configuração mais geral em que dois semieixos físicos (7) acoplados ao eixo físico proporcionam que a(s) câmara(s) de estratificação (1) rode(m) sobre o eixo transversal. Uma vez que o interior da câmara de estratificação (1) tem de estar desimpedido, os semieixos físicos (7) não podem atravessar a referida câmara (1), caso contrário impediriam o processo de estratificação.

Num outro modo vantajoso do aparelho da presente invenção, combinável com qualquer um dos anteriores, este compreende uma pluralidade de câmaras de estratificação (1), estando todas as referidas câmaras (1) acopladas entre si, de tal forma que (i) o seu movimento rotacional é solidário e (ii) se encontram num mesmo plano. Esta configuração vantajosa em série possibilita uma maior capacidade de estratificação do aparelho sem aumento directamente proporcional da energia despendida. A organização das diferentes câmaras de estratificação (1) de forma solidária e alinhadas entre si num mesmo plano permite que um movimento aplicado a qualquer uma delas seja repetido nas restantes, permitindo o mesmo processo de estratificação em cada uma delas.

Em ainda outro modo vantajoso do aparelho da presente invenção, combinável com qualquer um dos anteriores, a superfície interior da câmara de estratificação (1) tubular é lisa. Trata-se de uma diferença considerável em relação às soluções do estado da técnica, que se baseiam em estruturas com saliências ou canaletes, portanto irregularidades, para capturar os materiais pretendidos.

No presente aparelho, esta característica é vantajosa na medida em que permite que numa rotação em escorregamento pela superfície interior da câmara de estratificação (1) não ocorra cavalgamento dos estratos minerais.

Num outro modo vantajoso do aparelho da presente invenção, combinável com qualquer um dos anteriores, a câmara de estratificação (1) tem uma forma cilíndrica, troncocónica, prismática ou troncopiramidal, sendo preferencialmente cilíndrica, pois é aquela em que a turbulência no interior é mais reduzida, sendo ainda mais resistente e consumindo menor material na construção. No entanto, qualquer uma das formas acima indicadas é adequada para a implementação do presente aparelho.

Faz também parte da presente invenção um sistema para estratificação gravítica em prospecção de minerais e/ou metais preciosos granulares que compreende o aparelho anteriormente descrito, em qualquer uma das suas configurações, e um crivo adequado para crivagem de solo mineral, sendo a malha do referido crivo preferencialmente pelo menos 7 vezes inferior à distância entre arestas ou diâmetro da secção formada pela extremidade da câmara de estratificação (1) tubular, sendo ainda mais preferencialmente pelo menos 10 vezes inferior. No presente aparelho, é utilizada uma malha na crivagem dos minerais a processar que adicionalmente define não só a máxima mas também a mínima dimensão conseguida do mineral procurado. Dando um exemplo para o caso do ouro: se o crivo tiver uma malha de 1 cm é possível captar partículas de ouro com 0,5 mm de diâmetro, isto é 20 vezes menor. Para se conseguir uma concentração gravítica de partículas ainda menores então a malha da crivagem escolhida teria de ser também menor.

Este sistema permite a pré-selecção de material a seleccionar, através do crivo, sendo que a relação indicada possibilita a mitigação da turbulência que existiria dentro da câmara de estratificação (1) durante a queda dos minerais/metais de maior dimensão quando comparados com a secção da referida câmara (1).

É ainda parte da presente invenção um método de operação do aparelho anteriormente descrito, em qualquer uma das suas configurações, que compreender os seguintes passos:

a) introdução de pelo menos um líquido, preferencialmente água, e de material a estratificar, em cada câmara de estratificação (1) do referido aparelho;

b) estratificação do material a estratificar, incluindo, para cada câmara de estratificação (1):

i) rotação com escorregamento do material a estratificar, sem cavalgamento;

ii) posicionamento em queda gravítica do material a estratificar. Trata-se do método de operação do aparelho anteriormente descrito, sendo que inclui a etapa a), de preparação do aparelho com o material a seleccionar e um líquido que consiste preferencialmente em água, e na etapa b), que contém os passos estratifica ntes, sendo que através da etapa b) os minerais mais densos ficarão junto à face interior da tampa (2) após a sub-etapa ii). Outros exemplos de líquidos adequados são os líquidos oleosos.

É igualmente objecto da presente invenção a utilização do aparelho anteriormente descrito em prospecção de minerais e/ou metais preciosos granulares, preferencialmente em mineração aurífera e/ou diamantífera.

DESCRIÇÃO DAS FIGURAS

Figura 1 - representação de um aparelho de acordo com a presente invenção num modo de realização específico em que contém uma única câmara de estratificação (1), de formato cilíndrico. É visível o eixo fixo, que inclui dois semieixos físicos (7), um em cada lado da câmara de estratificação (1), bem como nas suas extremidades, uma delas fechada e a outra com uma tampa (2) adequada para abrir e fechar. O aparelho é representado com material e água no seu interior, neste caso já estratificado. Assim, o passo seguinte do método seria o de recolha do material, com abertura da tampa (2) inferior. É igualmente representada a base estanque (5), posicionada no extremo oposto ao da tampa (2). É igualmente representado na figura o material estratificado, especificamente partículas de ouro (9), diamantes (10), cristais de quartzo (11), areias negras (12), areia grossa (13), areia fina (14) e areia muito fina (15).

Figura 2 - representação de um pormenor de um aparelho de acordo com a presente invenção, num modo de realização específico em que se representa um mecanismo de abertura e fecho com mola, sendo igualmente visível o eixo de rotação de abertura (4). Neste caso, o eixo perpendicular de rotação encontra-se perpendicularmente ao plano da imagem, sendo paralelo ao dito eixo de rotação de abertura (4). É igualmente representado na figura o material estratificado, especificamente partículas de ouro (9), diamantes (10), cristais de quartzo (11), areias negras (12), areia grossa (13), areia fina (14) e areia muito fina (15). Figura 3 - representação de um modo de realização específico do aparelho da presente invenção, com uma pluralidade, concretamente 8, câmaras de estratificação (1). Neste modo de realização, o aparelho contém dois semieixos físicos (7) e uma placa central (6) com meios para acoplar todas as câmaras de estratificação (1). Adicionalmente, as câmaras (1) contêm tampas (2) com um único conjunto de meios de suporte de abertura e fecho (8), que agrega todas as câmaras de estratificação (1), e melhorando o seu movimento solidário.

Figura 4 - representação de uma câmara de estratificação (1) e o seu eixo perpendicular de rotação, na posição longitudinalmente central, com indicação do sentido de rotação em torno desse eixo.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO

As configurações mais gerais e vantajosas da presente invenção estão descritas no Sumário da invenção. Essas configurações são detalhadas de seguida, de acordo com outros modos vantajosos e/ou preferenciais de implementação da presente invenção.

Numa configuração preferencial do aparelho da presente invenção, o dito eixo físico consiste em:

• (i) n + 1 semieixos físicos (7), estando cada semieixo físico (7) acoplado a duas das ditas câmaras de estratificação (1) e sendo n o número de câmaras de estratificação (1), ou • (ii) pelo menos uma placa central (6) com meios para acoplar várias das ditas câmaras de estratificação (1) e em dois semieixos físicos (7)

- acoplados às câmaras de estratificação (1) posicionadas em extremos da referida pluralidade de câmaras de estratificação (1) ou

- acoplados a extremos da referida placa central, por sua vez acoplados às câmaras de estratificação (1) posicionadas em extremos da referida pluralidade de câmaras de estratificação (1), ou

• (iii) uma pluralidade de semieixos físicos (7), estando pelo menos parte das ditas câmaras de estratificação (1) directamente acopladas entre si, por exemplo via soldadura,

sendo que os referidos semieixos físicos (7) contêm preferencialmente rolamentos.

A alternativa (ii) possibilita duas diferentes configurações, em que os mencionados semieixos físicos (7) podem estar colocados em cada câmara de estratificação (1) ou apenas nas câmaras de estratificação (1) dos extremos da série, ou entre alguns das câmaras de estratificação (1). Preferencialmente, os semieixos físicos (7) contêm rolamentos.

Numa outra configuração preferencial do aparelho da presente invenção, combinável com qualquer uma das anteriores, a câmara de estratificação (1) compreende pelo menos uma abertura em pelo menos uma das suas duas extremidades longitudinais, adequada para entrada e/ou saída de material a estratificar, cada abertura contendo uma tampa (2) adequada para abrir e fechar e para proporcionar estanquicidade quando fechada, contendo essa tampa (2) um com mecanismo de abertura/fecho (3) com um eixo de rotação de abertura (4), e estando o referido eixo de rotação de abertura (4) posicionado de tal forma que é paralelo ao eixo perpendicular de rotação, e sendo preferencialmente o mecanismo de abertura/fecho (3) um mecanismo por mola. Cada câmara de estratificação (1) contém pelo menos uma abertura, para que seja possível introduzir e retirar um líquido e o material a estratificar e seleccionar. A abertura estará posicionada num extremo, concretamente longitudinal, sendo que conterá preferencialmente uma tampa (2) com capacidade de estanquicidade, para que não haja perdas do líquido e do próprio material. Cada abertura contém uma tampa (2), sendo essa tampa (2) tal que contém um mecanismo de abertura/fecho (3) com um eixo de rotação de abertura (4) que é paralelo ao eixo perpendicular de rotação, para proporcionar que aquando da abertura da tampa (2) os materiais pretendidos - que se encontrarão estratificados para serem imediatamente retirados da câmara de estratificação (1) - não serão perdidos por a tampa (2) ser aberta sem controlo da abertura. Com o eixo de rotação de abertura (4) na referida posição, a secção de abertura da tampa (2) é mais controlável, por a zona da extremidade da câmara de estratificação (1) com maior abertura ser aquela diametralmente oposta ao dito eixo de rotação de abertura (4). Num modo preferencial do aparelho da presente invenção, este contém uma base estanque (5), posicionada no extremo oposto da câmara de estratificação (1) ao da tampa (2).

Numa configuração preferencial daquela imediatamente acima descrita, o aparelho compreende adicionalmente meios de suporte de abertura e fecho posicionados substancialmente próximo da tampa (2), preferencialmente consistindo em pelo menos uma braçadeira (8), ainda mais preferencialmente cada braçadeira (8) acoplando duas ou mais câmaras de estratificação (1) do aparelho. Esta braçadeira (8) tem como função primordial a ligação da tampa (2) à extremidade da câmara de estratificação (1). No entanto, tendo diferentes configurações, poderá envolver e segurar num mesmo plano todas as câmaras de estratificação (1) de uma pluralidade de câmaras - uma série -, configurando um modo específico de implementação do movimento solidário das diferentes câmaras de estratificação (1). Para além da configuração em que a pluralidade de câmaras de estratificação (1) é agregada centralmente, esta solução permite um melhor movimento solidário das câmaras (1), principalmente em casos em que o comprimento longitudinal das câmaras de estratificação (1) é elevado.

Num outro modo de configuração preferencial do aparelho da presente invenção, combinável com qualquer um dos anteriores, a câmara de estratificação (1) está articulada com os meios de rotação de tal forma que possa rodar em 360°.

Em ainda outra configuração preferencial do aparelho da presente invenção, combinável com qualquer um dos anteriores, este compreende adicionalmente meios de suporte para o referido eixo físico, que consistem preferencialmente num suporte com braços de apoio, adequado para se posicionar sobre o solo ou sobre uma estrutura. Como referido, o peso do presente aparelho é suportado pelo eixo físico, sendo que uma das suas configurações consiste nos mencionados semieixos físicos (7). O eixo físico estará suportado por uma estrutura de apoio, que consiste nos referidos meios de suporte, e que podem por sua vez consistir em braços de apoio, que suportarão directamente o eixo físico.

Num outro modo preferencial do aparelho da presente invenção, combinável com qualquer um dos anteriores, o comprimento longitudinal da referida câmara de estratificação (1) é pelo menos 10 vezes superior à distância entre vértices opostos ou diâmetro da secção formada pela extremidade da referida câmara de estratificação (1).

Numa configuração vantajosa do método da presente invenção, compreender a repetição do passo b) 4 a 15 vezes, preferencialmente 5 a 10 vezes, conforme se trate de mineração de ouro ou de minerais pouco mais densos que o quartzo como os diamantes ou outros cristais. Para o ouro bastam 5 a 6 repetições, mas para minerais com menor densidade como o diamante, poderão ser necessárias até 10 repetições. Cada ciclo tem duas fases, a primeira (a) tem início com uma rotação lenta provocando o deslizamento lento dos extractos minerais pela parede interna das câmaras de estratificação (1) na direção da base, mas sem cavalgamento, até a rotação atingir o ângulo limite de pré-cavalgamento dos minerais, geralmente entre 130-135° de acordo com o tipo de solo, seguida da fase da queda gravítica (b) em regime laminar com muito pouca turbulência da água dentro das câmaras de estratificação (1), ficando nesta fase as câmaras de estratificação (1) na vertical com as tampa (2) viradas para baixo através de uma rápida rotação de sentido inverso de 130-135°, repetindo-se essas duas fases 5 a 10 vezes de deslizamento lento sem cavalgamento e de queda gravítica. Para se poder repetir a operação de estratificação concebeu-se a fase do escorregamento, colocando a massa mineral - o material a estratificar - no outro extremo da câmara de estratificação (1) com um lento deslizamento pelas paredes internas da câmara de estratificação (1) conservando a posição relativa dos minerais conseguida na anterior estratificação.

É essa estratificação parcial, seguida de um deslizamento em sentido inverso, que permite haver uma nova estratificação parcial e sempre cumulativa às anteriores, seguida de um novo deslizamento, repetindo várias vezes esta estratificação parcial até os minerais mais densos chegarem ao fim do percurso, isto é junto à tampa (2). Deste modo, com o escorregamento, o necessário comprimento da câmara de estratificação (1) é reduzido tornando o aparelho relativamente curto, prático, energeticamente mais económico, de possível uso na grande indústria e no campo. Geralmente para a mineração do ouro, devido à sua densidade (19,28 g/cm3) são necessários 4 ou 5 ciclos de estratificações parciais e deslizamentos e o dobro dos ciclos no caso dos diamantes, pois a sua densidade é só 3,516 a 3,525g/cm3, relativamente mais próxima da densidade dos cristais de quartzo nas areias, que varia entre 2,6 a 2,65g/cm3. Outra vantagem diz respeito às chamadas areias negras que são sempre colectadas pelas calhas juntamente com o ouro.

No caso do ouro extraído pelo aparelho da presente invenção, este já vem separado das areias negras, e vem conjuntamente com grãos de quartzo da maior dimensão permitida pela malha da crivagem, que os colocam junto aos metais e cristais mais densos. Mas por serem maiores torna a limpeza do ouro ou a sua remoção muito mais fácil e rápida. As areias negras (hematite e magnetite) ficam separadas dos minerais pesados colhidos no presente aparelho pois embora a hematite e a magnetite tenham uma densidade superior aos diamantes, a sua minúscula dimensão impede de estarem junto a cristais de maior dimensão junto à tampa (2) na descarga. A explicação deste facto encontra-se na lei de Stokes que explica que na queda gravítica num fluido a velocidade terminal das partículas minerais ou de um cristal depende principalmente da sua densidade, mas também do seu raio ao quadrado (se tiver forma esférica). E sendo as partículas de hematite e magnetite minúsculas não conseguem ficar junto à tampa (2) de descarga onde ficam os cristais maiores e arredondados de quartzo e diamante. Como referido, numa configuração preferida do método da presente invenção a rotação sem cavalgamento do passo i) tem como ângulo limite 130-135° em relação à posição anterior, que consiste numa posição vertical.

Numa outra configuração específica do método da presente invenção, combinável com qualquer uma das anteriores, este compreende um passo de recolha de materiais seleccionados, realizado subsequentemente ao passo b), incluindo:

c) posicionamento de cada câmara de estratificação (1) numa posição substancialmente perpendicular ao vector gravidade com imersão de abertura da câmara de estratificação (1) em recipiente com um líquido idêntico ao que se encontra no interior da câmara de estratificação (1); d) recolha de materiais seleccionados.

O passo c) possibilita que o eixo do mecanismo de abertura de tampa (2) fique virado para cima, e as tampas (2) imersas em água tendo por baixo de cada câmara de estratificação (1) um recipiente com água para recolha dos minerais procurados. A água no recipiente a cobrir a tampa (2) é necessário para não entrar ar na câmara de estratificação (1), isto é para não perder a água do seu interior, sendo esta usada numa prospecção subsequente. O passo d) é realizado com uma ligeira abertura de tampa (2). Numa outra configuração preferencial do método da presente invenção, combinável com qualquer uma das anteriores, a quantidade de líquido é tal que este se encontra a um nível de pelo menos 70 % do comprimento longitudinal da câmara de estratificação (1) quando esta se encontra numa posição perpendicular ao solo, preferencialmente 75 %, e sendo o volume de material a estratificar preferencialmente inferior ou igual a 25 % do volume interno da câmara de estratificação (1). Com o referido enchimento a pelo menos 70 % pretende-se evitar que o material a seleccionar possa riscar o interior da câmara de estratificação (1). A quantidade de material a seleccionar, como o solo arenoso fluvial ou marítimo, é tal que o seu volume não ultrapasse 25% do volume interno em cada câmara de estratificação (1). Esta operação de enchimento poderá ser realizada com o apoio de um instrumento afunilado cuja ponta penetre em cada câmara de estratificação (1) e tenha um orifício de saída com diâmetro menor que metade do diâmetro da secção da abertura com tampa (2) no caso de a secção ser circular, ou menor que metade da distância entre vértices opostos do polígono da secção da câmara de estratificação (1) junto à tampa (2), no caso da secção da câmara (1) ter forma poligonal, seguido do enchimento total com água e por fim o encerramento das câmaras com as tampas (2), estando as câmaras de estratificação (1) na posição vertical para evitar que fiquem bolhas de ar no seu interior, o que ocasionaria turbulências desnecessárias e prejudiciais, e por fim a rápida rotação de 180° para ter início um novo primeiro tempo dos ciclos repetitivos estratificantes. MODOS DE REALIZAÇÃO

Em diferentes modos de realização do aparelho objecto da presente invenção, a câmara de estratificação (1) é de um material plástico, metálico ou compósito.

Num modo de realização preferencial do aparelho objecto da presente invenção, a câmara de estratificação (1) e a tampa (2) são transparentes. Esta implementação é particularmente útil para configurações em que o aparelho contém uma única câmara de estratificação (1), portanto para uma utilização de menor dimensão, em que o utilizador visualiza facilmente o grau de estratificação dos materiais a seleccionar. É no entanto igualmente adequada para casos em que existe uma pluralidade de câmaras de estratificação (1), numa utilização mais industrial. Nesse caso, a solução de câmaras de estratificação (1) com materiais mais resistentes e consequentemente opacos, como o caso de materiais metálicos, será preferencial.

Descrevem-se de seguida diferentes possibilidades de implementação do aparelho e método da presente invenção, que poderão configurar diferentes modos de realização.

O aparelho da presente invenção poderá ser operado de forma manual ou automatizado de forma mecânica e/ou motorizada, operando numa única série ou em várias, e processando assim centenas de toneladas/hora de aluviões auríferos ou diamantíferos em estaleiro ou em navios, requerendo para o seu trabalho uma fracção da energia gasta para processar as mesmas quantidades de mineral pelas máquinas tradicionais.

Como referido, outra vantagem importante deste aparelho consiste em poder operar estando total ou parcialmente submerso em água, em qualquer profundidade, nomeadamente fazendo parte de dragas, ou de navios, mantendo o funcionamento idêntico ao do ar livre.

Neste caso a forma exterior das câmaras de estratificação (1) será hidrodinâmica, estando as câmaras de estratificação (1) de cada série mais afastadas entre si do que quando em operação fora de água, embora em qualquer caso ligadas e sempre no mesmo plano.

Esta é uma grande vantagem deste aparelho que não está presente nas tradicionais grandes ou pequenas máquinas de extracção mineral, permitindo utilização a grande profundidade quando os minerais procurados estão em leito fluvial ou em fundos marinhos profundos, reduzindo muito significativamente os custos energéticos que seriam necessários para trazer para a superfície a totalidade dos minerais a serem trabalhados fora de água.

Outra importante vantagem deste aparelho é o facto de trabalhar utilizando água, recuperando grande parte da água que está dentro da câmara de estratificação (1) quando se esvazia de minerais, e quando se coloca novo solo arenoso para ser trabalhado.

Como referido, a crivagem inicial é útil por vários motivos: determinar o diâmetro mínimo das câmaras de estratificação (1), facilitar a estratificação, decidir sobre a dimensão dos maiores e dos menores minerais a serem recolhidos e aumentar a rapidez da operação.

Descreve-se de seguida em detalhe um modo de realização do aparelho da presente invenção, com pormenores sobre o seu método de operação.

O aparelho da presente invenção trata-se de uma unidade de classificação e de extracção de máquinas de mineração, para operar nomeadamente em solos aluviais auríferos ou diamantíferos, tendo um funcionamento exclusivo, específico, e sendo o invento, numa sua configuração, caracterizado por ter vários elementos mecânicos relacionados entre si em proporções específicas com a seguinte constituição: várias câmara de estratificação (1) ligadas num mesmo plano, formando uma série que opera simultaneamente, tendo cada câmara de estratificação (1) a forma interior preferencialmente cilíndrica, por ser a forma mais eficiente, por ocasionar menor turbulência, por ser a forma mais resistente e por consumir menos material na sua construção, mas podendo ter opcionalmente outras formas semelhantes, sendo a superfície interior de cada câmara de estratificação (1) lisa ou escorregadia.

Um aparelho pode extraordinariamente ser composto de uma única câmara de estratificação (1), mas para aumentar a rentabilidade geralmente o aparelho funciona em série, podendo as máquinas terem várias séries de câmaras de estratificação (1).

As câmaras de estratificação (1) podem opcionalmente ter outras formas semelhantes à cilíndrica como a troncocónica, a prismática e a tronco piramidal, sendo sempre a superfície interior de cada câmara de estratificação (1) lisa ou escorregadia, sendo esta uma condição útil para permitir a fase de escorregamento pela superfície interior do aparelho sem haver cavalgamento dos extractos minerais.

Cada câmara de estratificação (1) tem uma tampa (2) estanque, um mecanismo de abertura/fecho (3) rápida da tampa (2) que é controlado, ficando cada tampa (2) ligada às câmaras de estratificação (1) através de um eixo de rotação de abertura (4) de cada tampa (2), estes ligados a uma braçadeira (8) múltipla de suporte de abertura e fecho que envolve e segura num mesmo plano todos as câmaras de estratificação (1) dessa série, tem uma base estanque (5) em cada câmara de estratificação (1), colocada no extremo de cada câmara de estratificação (1) oposto ao da tampa (2), uma placa central (6), a envolver a parte central das câmaras de estratificação (1), na qual estão inseridos a meio do comprimento do câmara de estratificação (1) dois semieixos físicos (7) diametralmente opostos, fixados perpendicularmente ao comprimento das câmaras de estratificação (1) e paralelamente ao eixo de rotação de abertura (4) da tampa (2), permitindo deste modo que ao abrir a tampa (2) para extração dos minerais a tampa (2) abra para cima deixando livre a parte inferior onde é colocado um recipiente cheio de água para recolha dos minerais procurados.

A quantidade de areias ou solos aluviais a introduzir em cada câmara de estratificação (1) está prévia e automaticamente determinada.

A medida do diâmetro interno de cada câmara de estratificação (1) junto à tampa (2), no caso da secção do câmara de estratificação (1) junto à tampa (2) ser circular, ou a distância interna entre arestas opostas no caso da secção junto à tampa (2) ser poligonal, é no mínimo 7 vezes maior que a malha do crivo escolhido para a prévia crivagem dos solos minerais a serem trabalhados pelo aparelho. Usualmente é quase sempre igual ou superior a 10 vezes.

Esta medida tem a ver com a grande turbulência que existiria dentro da câmara de estratificação (1) durante a queda dos maiores minerais em câmaras de estratificação (1) de diâmetro mais reduzido. A medida ideal depende de muitas variáveis mas é maior que 7 vezes a malha do crivo usado, sendo 7 o mínimo indicado.

O comprimento de cada câmara de estratificação (1) é de forma preferencial no mínimo 10 vezes maior que o diâmetro da secção da câmara de estratificação (1) junto à tampa (2) no caso da secção da câmara de estratificação (1) ser circular ou ser no mínimo 10 vezes superior à distância entre vértices opostos do polígono da secção da câmara de estratificação (1) junto à tampa (2), no caso da secção da câmara de estratificação (1) ter forma poligonal. Este número foi encontrado como o mais rentável. O peso total do aparelho é suportado através dos mencionados semieixos físicos (7) que podem estar colocados ou em cada câmara de estratificação (1), ou nas câmaras de estratificação (1) do extremo da série ou entre algumas das câmaras de estratificação (1), tendo esses semieixos físicos (7) rolamentos e apoiados num suporte com braços de apoio ou em estruturas semelhantes, fixas entre si pela base dessa estrutura.

A estrutura de apoio dos semieixos físicos (7) deve estar colocada de modo a permitir a introdução de um recipiente com água para receber os minerais rejeitados por cada câmara de estratificação (1) depois da extracção dos procurados. A presença de água nos recipientes de extração dos minerais procurados e nos recipientes de rejeição do restante mineral é necessária se o operador desejar que o aparelho - na câmara de estratificação (1) - continue cheio de água para a próxima operação. Descreve-se de seguida um modo de realização do método de operação do modo de realização do aparelho da presente invenção imediatamente acima descrito. O método de operação deste aparelho é repartido em 4 tempos diferentes; o enchimento, estando as câmaras de estratificação (1) na posição vertical, os ciclos repetitivos estratifica ntes, quando os minerais mais densos acabam por ficar junto à face interior da tampa (2), a recolha dos minerais procurados pela abertura controlada da tampa (2), estando a câmara de estratificação (1) um pouco antes da posição horizontal a cerca de 80° e por fim o esvaziamento dos minerais não selecionados estando o aparelho com as câmaras de estratificação (1) na vertical com as tampa (2) viradas para baixo.

O primeiro tempo, do enchimento das câmaras de estratificação (1), engloba as seguintes fases; o enchimento das câmaras de estratificação (1) com água a um nível superior a 3/4 da sua altura, para evitar que os minerais possam riscar o interior da parede lateral, seguido do enchimento com o solo arenoso fluvial ou marítimo sem que o volume dos minerais inseridos ultrapasse 25% do volume interno em cada câmara de estratificação (1), tendo o apoio de um instrumento afunilado cuja ponta penetre em cada câmara de estratificação (1) e tenha o orifício de saída com diâmetro menor que metade do diâmetro da secção da câmara de estratificação (1) junto à tampa (2) no caso da secção da câmara de estratificação (1) ser circular, ou menor que metade da distância entre vértices opostos do polígono da secção da câmara de estratificação (1) junto à tampa (2), no caso da secção de a câmara de estratificação (1) ter forma poligonal, seguido do enchimento total com água e por fim o encerramento das câmaras de estratificação (1) com as tampa (2), estando as câmaras de estratificação (1) na posição vertical para evitar que fiquem bolhas de ar dentro da câmara de estratificação (1), o que ocasionaria turbulências desnecessárias e prejudiciais, e por fim a rápida rotação de 180^ para ter início um novo primeiro tempo dos ciclos repetitivos estratificantes.

O segundo tempo, o dos ciclos estratificantes, é composto por 5 a 10 repetições, conforme se trate de mineração de ouro ou de minerais pouco mais densos que o quartzo como os diamantes ou outros cristais. Para o ouro bastam geralmente 5 a 6 repetições, dependendo do tipo de solo, da gama da crivagem escolhida e das dimensões das partículas que se deseja recuperar, mas para minerais com menor densidade como o diamante, podem ser necessárias até 10 repetições. Cada ciclo tem duas fases, a primeira tem início com uma rotação lenta provocando o deslizamento lento dos extratos minerais pela parede interna das câmaras de estratificação (1) na direção da base, mas sem cavalgamento, até a rotação atingir o ângulo limite de pré-cavalgamento dos minerais, geralmente entre 130° a 135° de acordo com o tipo de solo, seguida da fase da queda gravítica em regime laminar com muito pouca turbulência dos minerais colocados na água dentro da câmara de estratificação (1), ficando nesta fase as câmaras de estratificação (1) na vertical com as tampa (2) viradas para baixo através de uma rápida rotação de sentido inverso de 130^ a 135^, repetindo-se essas duas fases 5 a 10 vezes de deslizamento lento sem cavalgamento e de queda gravítica, com inversão do sentido de rotação no movimento seguinte. O terceiro tempo, o da recolha dos minerais procurados, é composto pela rotação de 80° desde a última queda gravítica, ficando a câmara de estratificação (1) quase na horizontal com o eixo do mecanismo de abertura das tampas (2) virado para cima, e as tampa (2) imersas em água tendo por baixo de cada câmara de estratificação (1) um recipiente com água para recolha dos minerais procurados. A água no recipiente a cobrir a tampa (2) é necessário para não entrar ar na câmara de estratificação (1), isto é para não perder a água do seu interior, se esta for necessária para a prospecção seguinte.

O operador pode variar ligeiramente o ângulo escolhido, de acordo com a sua experiência e o tipo de minerais a serem colhidos e o solo em que está a operar.

O quarto tempo, o de esvaziamento dos minerais não selecionados, é realizado com as câmaras de estratificação (1) novamente na vertical, pela rotação inversa de 80^, e a abertura total das tampas (2) tendo um recipiente por baixo com água para não entrar ar dentro da câmara de estratificação (1), e uma final rotação de 180^ com a tampa (2) fechada para poder iniciar um novo primeiro tempo de enchimento já com a câmara de estratificação (1) cheio de água.

A abertura e fecho das tampas (2) assim como as rotações das câmaras de estratificação (1) podem ser movimentos regulados e executados manualmente, ou mecanicamente, ou automaticamente, de acordo com a dimensão do aparelho. O aparelho pode funcionar com uma única câmara de estratificação (1), isoladamente, ou serem utilizadas várias câmaras de estratificação (1) unidas entre si num plano formando uma série, como representado na figura 3, ou trabalharem várias séries executando todos os movimentos específicos simultaneamente em cada série. Num outro modo de realização do aparelho da presente invenção, este contém uma única câmara de estratificação (1), de dimensões reduzidas com câmara de estratificação (1) e tampa (2) de material transparente, e que se destina a ajudar a determinar o número de ciclos estratificantes necessários para o mineral procurado e o ângulo de cavalgamento em diferentes solos desconhecidos ou em diferentes novas regiões ou em grandes profundidades. Pode ainda ser usado para prospecção de campo.

Alternativamente o funcionamento específico do aparelho pode ser executado estando as câmaras de estratificação (1) do aparelho total ou parcialmente submersos em água, a qualquer profundidade, fazendo parte de dragas, ou de navios, e em qualquer caso mantendo o funcionamento idêntico ao do ar livre, com as diferenças óbvias face á presença da água.

Neste caso, a forma exterior das câmaras de estratificação (1) é hidrodinâmica e as câmaras de estratificação (1) embora ligados uns aos outros estão mais afastados entre si, também por razões hidrodinâmicas.

Como será evidente a um perito na especialidade, a presente invenção não deverá estar limitada aos modos de realização descritos no presente documento, sendo possíveis diversas alterações que se mantêm no âmbito da presente invenção.

Evidentemente, os modos preferenciais acima apresentados são combináveis, nas diferentes formas possíveis, evitando-se aqui a repetição de todas essas combinações.