Brevet FR3023190A1 — publié le 20160108

- 1 - L'invention concerne un dispositif de séparation par taille puis par gravité de sédiments aquatiques, d'agrégats, de sable ou de terre pour en extraire les différentes pierres précieuses. Le sol aquatique est très diversifié et est composé de : sable provenant de l'ultime érosion des roches cristallines ; gravillons et galets qui proviennent de l'embouchure des fleuves torrentiels ou de l'érosion des falaises, et de limons et vases. Parmi ces sédiments, présents dans les rivières et en mer, on trouve des pierres précieuses telles que diamants et rubis sans que ces exemples ne soient limitatifs. Ces différents minéraux sont transportés par suspension, charriage ou saltation jusque sur des placers alluviaux en rivière et en mer. La recherche de pierres précieuses en rivière est bien connue alors que l'exploitation de ces ressources sur les fonds marins est 15 plus confidentielle de par la difficulté d'accès. La ressource en pierres précieuses des fonds marins est pourtant bien plus importante. A titre d'exemple, la société « De Beers » exploite une mine de diamants sous-marine au large des côtes sud-africaines où la concentration est de 0,1 carats par mètre carré. 20 L'exploitation de ce type de minéraux présents dans les placers, nécessite généralement l'extraction des sédiments des fonds aquatiques, la remontée desdits sédiments puis, leur tri en surface par différents procédés adaptés. Cette méthode hydraulique appliquée aux fonds marins, nécessite beaucoup d'énergie pour 25 remonter des mètres cubes d'eau dans lesquels se trouvent les sédiments à trier. A l'issue de cette opération, il y a perturbation de l'écosystème marin de par les rejets desdits sédiments en surface qui se dispersent ensuite sur de grandes étendues. 30 Bien que cette méthode ne s'applique qu'à des profondeurs inférieures à 250 mètres, l'énergie développée ainsi que les bouleversements écologiques sont importants. - 2 - Concernant les rivières, le temps passé à trier des quantités importantes de sédiments pour en extraire quelques pierres précieuses, rend l'opération laborieuse. Avantageusement la présente invention permet de concevoir un dispositif destiné à extraire naturellement à l'issue de l'aspiration, les pierres précieuses présentes dans les sédiments aquatiques en vue de leur récupération immédiate. Le tri des différents produits désirés se faisant par simple procédé physique par le dispositif objet de la présente invention. Il est ainsi inutile de remonter les sédiments en surface ceux-ci étant directement rejetés sur le lieu de prélèvement. Afin de cerner l'inventivité et l'utilité de l'invention, il convient ici de s'attarder sur certaines caractéristiques physiques des différents éléments à trier à l'entrée du dispositif objet de la présente invention. Tous les matériaux et minéraux peuvent se différencier grâce à leur masse volumique. Procédé démontré par Archimède pour différencier une couronne d'or pur d'une couronne en alliage. A titre d'exemple, le tableau suivant classe différents minéraux dans un ordre de masse volumique décroissante Minéral Masse volumique Kg/m3 Rubis 4 020 Diamant 3 520 Marbre ; Calcaire 2 700 Pierre 2 500 Sable, gravier 1 500 Cette masse volumique est le rapport de la masse correspondante à un volume de la substance considérée. Le volume étant lui-même proportionnel aux surfaces apparentes de l'objet. Ces notions de masse rapportées à des surfaces sont importantes pour cerner le principe de fonctionnement du dispositif objet de l'invention. En effet, concernant les surfaces, un objet plongé dans un fluide en mouvement voit se créer une dépression sur sa face située en aval du courant générant une force directement - 3 - proportionnelle à cette surface. Cette force est donc directement proportionnelle au volume. Dans un fluide à débit donné pour des objets de taille identique, les objets de masse volumique faible se voient propulsés grâce à cette force avec une vitesse élevée alors 5 que ceux de masse volumique importante, se déplacent plus lentement. Pour illustrer ceci, prenons une colonne d'eau verticale à laquelle ont donne une vitesse d'écoulement dirigée vers le haut. Différents objets de même taille et de masses volumiques distinctes y sont introduits. Les objets de faible masse volumique se 10 voient « aspirés » vers le haut de la colonne alors que ceux de masse volumique élevée, restent dans le bas de celle-ci. La répartition se faisant comme dans une colonne de distillation. Tout ceci étant simplement lié à la masse volumique. Avantageusement, le dispositif objet de la présente invention, 15 dissocie naturellement les pierres précieuses présentes dans les sédiments aquatiques en fonction de leur masse volumique apparente dans un flux de liquide dont la vitesse est adaptée aux différences de masses volumiques existantes entre la pierre, le diamant ou tout autre minerai, pour des surfaces identiques. 20 Certaines caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront plus clairement à la lumière de la description qui va suivre, concernant un mode de réalisation préféré mais nullement limitatif, d'un dispositif de séparation par gravité des différentes pierres précieuses présentes dans lesdits sédiments marins en vue 25 de leur récupération immédiate selon l'invention en faisant référence aux dessins annexés, dans lesquels - La figure 1 représente les forces en présence qui s'exercent sur un solide qui tombe dans une colonne avec un fluide en mouvement. Ce fluide pouvant aussi bien être de l'air, de l'eau ou tout autre 30 liquide ou gaz. - La figure 2 représente un schéma du dispositif de l'invention où l'on distingue le procédé de tri par taille effectué par deux vis sans - 4 - fin divergentes (1), une pierre (2) qui atteint l'écartement lui permettant de tomber sur deux autres vis sans fin (3) qui sont elles parallèles afin d'acheminer les pierres de même diamètre vers le procédé de tri en fonction de sa masse. - La figure 3 représente les deux vis sans fin divergentes (1) et la pierre (2) qui avance sur l'axe des vis de par la rotation desdites vis (1). - La figure 4 représente les deux vis sans fin parallèles (3) et la pierre (2) qui vient d'être triée à un diamètre particulier. - La figure 5 représente une vue latérale des deux vis sans fin parallèles (3) avec la pierre (2) qui va être triée en fonction de sa masse, une pierre (4) qui, trop légère, est éjectée par la vitesse du fluide en sortie de la buse (5). - La figure 6 représente une vue en perspective de la figure 5 15 pour y discerner la légère inclinaison de la buse (5) qui permet aux pierres trop légères d'être éjectées du chemin de tri formé par les deux vis sans fin parallèles (3). Avantageusement, une fois les matériaux aspirés du fond marin, 20 ils sont étalés sur une table de plusieurs vis sans fin divergentes (1) pour que les pierres (2) y soient triées par tailles identiques. Ces pierres (2) de tailles identiques, sont ensuite acheminées par des vis sans fin parallèles (3) vers une buse de tri (5). La figure 1 nous montre que pour une pierre de diamètre défini, 25 lorsque celle-ci est soumise à une vitesse de fluide V, une force Fx tend à la soulever alors que son poids P crée une force Fg qui s'oppose à Fx. Avantageusement, comme nous l'avons vu précédemment, la différence de masse volumique entre la plus légère des pierres 30 précieuses (le diamant 3 520 Kg/m3) et la plus lourde des pierres sans valeur (le marbre ou le calcaire 2 700 Kg/m3), est de l'ordre de 30%. De même, la figure 1 nous montre que le paramètre le plus - 5 - important pour la force Fx appliquée à la sphère est la vitesse du fluide qui s'élève au carré. Il en ressort donc que, pour des surfaces apparentes équivalentes et une vitesse donnée, une pierre de masse plus importante pourra rester stable dans le flux en compensant Fx avec Fg alors qu'une pierre ayant une masse inférieure de 30%, se verra poussée vers le haut de la colonne de fluide. Nous remarquons ce phénomène dans la figure 5 du dispositif objet de l'invention avec la pierre (4) trop légère qui se retrouve propulsée vers le haut de la colonne de fluide de la buse (5). A titre d'exemple non limitatif qui sera utilisé de préférence, nous voyons sur la figure 6 que la buse (5) est légèrement inclinée par rapport à la verticale pour permettre l'éjection de la rampe formée des deux vis sans fin parallèles (3) des pierres trop légères (4). Les pierres de densité correcte ne seront pas soulevées par la colonne de fluide de la buse (5) et restent sur la rampe pour être récupérées en bout. Avantageusement, la vitesse de sortie du fluide de la buse (5) sera réglée différemment pour chaque rampe de vis sans fin parallèles selon le diamètre des pierres transportées (leur surface 20 apparente) pour atteindre une vitesse donnée par la formule : 2ing V pSC, Avec le paramètre « m » à titre d'exemple non limitatif qui sera utilisé de préférence, m = 3 400 Kg pour laisser les diamants qui on 25 une densité de 3 500 Kg/m3 « tomber » dans le flux de fluide et éjecter les pierres sans valeurs plus légères qui font 2 700 Kg/m3. Un tel dispositif objet de l'invention, est avantageux pour la conception d'engins sous-marins appelés à travailler par grande profondeur en évitant de remonter tous les sédiments pour les trier 30 en surface. REVENDICATIONS1 Dispositif de séparation par taille puis par gravité de sédiments et agrégats aquatiques pour la séparation in situ de pierres précieuses présentes dans lesdits sédiments. 2 Dispositif suivant la revendication 1, équipé d'un dispositif de tri des sédiments et agrégats en fonction de leur taille par deux vis sans fin divergentes. 3 Dispositif suivant les revendications 1 et 2 caractérisé par un dispositif de tri par gravité d'agrégats de mêmes taille grâce à la vitesse d'un fluide qui est adaptée à la surface apparente des pierres 2mg pSC, 4 Dispositif suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par une masse étalon servant au calcul de la vitesse « V » de sortie du fluide de la buse (5) comprise entre 3 450 Kg et 2 800 Kg.. 15 5 Dispositif suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par l'utilisation possible de tout type de fluide pour générer le flux qui donne la vitesse « V ». 20 25 à trier suivant la formule : V= 30