1.浮遊の概念
浮選選鉱法（ふんせんせんこう、英: flotation beneficiation）は、鉱石中の異なる鉱物の表面特性の違いを利用して、気相・液相・固相界面で有用鉱物と脈石鉱物を分離する鉱物処理技術であり、「界面分離」とも呼ばれます。異なる鉱物粒子の界面特性の違いに基づいて粒子分離を達成するために、直接的または間接的に相界面を利用するすべての技術プロセスを浮選選鉱と呼びます。
鉱物表面特性とは、鉱物粒子表面の物理的、化学的、その他の特性、例えば表面濡れ性、表面電気特性、表面原子の化学結合の種類、飽和度、活性などを指します。鉱物粒子はそれぞれ表面特性が異なります。これらの粒子表面特性の違いを利用することで、相界面を利用して鉱物の分離・濃縮を行うことができます。したがって、浮選プロセスには気液固三相界面が関与します。
鉱物の表面特性は、人為的な介入によって変化させることができ、有用鉱物と脈石鉱物粒子の表面特性の差を拡大することで、それらの分離を容易にすることが目的です。浮選においては、通常、浮選試薬を用いて鉱物の表面特性を人為的に変化させ、鉱物間の表面特性の差を拡大し、鉱物表面の疎水性を増減させることで、鉱物の浮選挙動を調整・制御し、より良い分離結果を得ることができます。そのため、浮選技術の応用と発展は、浮選試薬と密接に関連しています。
鉱物粒子の表面特性は、密度や磁化率といった鉱物の物理的パラメータとは異なり、変化させることが難しいため、鉱物粒子の表面特性は、基本的に人為的に調整することで、分離に必要な鉱物間の表面特性の差を持たせることができます。そのため、浮選法は鉱物の分離において広く利用されており、万能な鉱物処理方法として知られています。特に、微粒子および超微粒子の分離において、最も広く利用され、効果的な鉱物処理方法です。
2.浮選の用途
選鉱は、金属精錬や化学工業向けの原料を準備する生産工程であり、フロス浮選法は最も重要な選鉱方法の一つとなっています。ほぼすべての鉱物資源は、浮選法によって分離することができます。
現在、浮選法は、鉄鉱石では主に鉄やマンガンの選鉱に使用され、ヘマタイト、スミソナイト、イルメナイトなどの鉱物が使用されています。貴金属鉱石では主に金や銀が選鉱に使用されます。非鉄金属鉱石では、銅、鉛、亜鉛、コバルト、ニッケル、モリブデン、アンチモン、硫化鉱物では方鉛鉱、閃亜鉛鉱、黄銅鉱、輝銅鉱、モリブデン輝石、ペントランド鉱、酸化鉱物では孔雀石、青鉛鉱、異極鉱、錫石、鉄マンガン重石、非金属塩鉱物の分離に使用されています。石炭、グラファイト、硫黄、ダイヤモンド、石英、雲母、長石、緑柱石、リシア輝石などの非金属鉱物やケイ酸塩鉱物の分離にも使用できます。
浮選法は、継続的な技術進歩により、鉱物処理分野において豊富な経験を積み重ねてきました。これまで産業利用価値がないと考えられていた低品位で構造が複雑な鉱物も、浮選法によってリサイクル（二次資源化）されています。
鉱物資源がますます希薄になるにつれて、有用な鉱物がより細かく分布して鉱石に混ざり、分離がより困難になっています。生産コストを削減するために、冶金材料や化学などの業界では、加工された原材料、つまり分離された製品の品質基準と精度に対する要求が高くなっています。
一方で品質向上の必要性が高まっており、一方で鉱物の粒子径が微細なため分離が困難であるという問題に対して、浮選法は他の方法に比べて優位性を示し、現在最も広く利用され、将来性の高い鉱物処理方法となっています。浮選法は、当初は硫化鉱物に用いられていましたが、徐々に酸化物鉱物や非金属鉱物へと発展し、現在では世界中で浮選法によって処理される鉱物の総量は年間数十億トンに達しています。
ここ数十年、浮選技術の応用は鉱物処理工学の分野に限定されず、環境保護、冶金、製紙、農業、化学工業、食品、材料、医学、生物学などの分野に拡大しています。
たとえば、乾式冶金の中間生成物、揮発性物質、スラグに含まれる有用な成分の浮選回収、湿式冶金浸出残渣および置換沈殿生成物の浮選回収、リサイクル紙の脱墨およびパルプ廃液からの繊維回収のための化学産業における浮選、河床鉱石砂からの重質原油の抽出、小さな固体汚染物質、コロイド、細菌の分離、および下水からの微量金属不純物の除去は、環境工学における典型的な応用例です。
浮選プロセスと方法の改善、そして新しい効率的な浮選試薬と装置の登場により、浮選はより多くの産業分野と用途で広く利用されるようになるでしょう。浮選プロセスを使用する場合、試薬の使用により処理コストが高くなる（磁気分離や重力分離と比較して）、選鉱に必要な粒子サイズが比較的厳しい、浮選プロセスに影響を与える要因が多く、技術要件が高い、そして残留試薬を含む廃水は環境に有害である、といった点に留意する必要があります。
3.浮選研究の内容
浮選プロセスには、固体鉱物と分離媒体（水、ガス）が関与します。研究の主な内容は、浮選の基本原理、浮選試薬、浮選機械、浮選プロセスなどです。
浮選の基礎理論には、鉱物の浮遊性、分離界面の特性などが含まれており、相界面の特性、相間の相互作用、気泡の鉱化メカニズムなどを研究しています。浮選試薬の研究には、試薬の種類、構造、特性、作用メカニズム、調製および使用方法が含まれます。浮選機械の研究には、浮選機械の構造、作動原理、適用場面が含まれます。浮選プロセスの研究には、プロセス構造、プロセス要因の影響と制御、試薬システムが含まれます。さらに、さまざまな鉱石の実際の応用に関する研究もあります。
浮選研究の理論体系には、プロセス鉱物学、有機化学、無機化学、物理化学（界面化学、コロイド化学）、流体力学、機械工学、自動検出、技術および経済分析などの分野が含まれます。
投稿日時: 2026年2月9日