JP3175694B2 - 海中沈設用石材及びその製造方法 - Google Patents

海中沈設用石材及びその製造方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明が属する技術分野】本発明は、鉄鋼製造プロセス
で発生するスラグを主原料とする海中沈設用石材、より
詳細には、藻場用石材、築磯用石材、魚礁、海底マウン
ド用石材等として海中に沈設させる石材及びその製造方
法に関する。なお、上記“藻場”とは海底に生育する海
藻類（藻類、海草等）の群落を指す。
【０００２】
【従来の技術】従来、鉄鋼製造プロセスで発生するスラ
グ（例えば、高炉スラグ、転炉スラグ等）の有効利用を
図る一環として、スラグを藻場用石材や魚礁等の海中沈
設用資材として利用する試みがなされている。スラグを
これらの資材として利用する場合の主たる形態として
は、塊状のスラグをそのまま藻場用等の石材として利用
する方法とスラグをコンクリート魚礁等の骨材として利
用する方法が考えられる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、これらの方法
には以下のような問題点がある。先ず前者の方法では、
スラグ中に含まれるＣａ分が海中に溶け出し、周囲の海
水のｐＨを上昇させるおそれがある。また、鉄鋼製造プ
ロセスで得られたままの塊状のスラグは、その表面性状
等からしてコンクリート製品に比べれば藻場用等の石材
に適しているとは言えるが、藻場用等の石材としては天
然石と同程度の機能（海藻類の付着性、成育性）しかな
く、海藻類の成育を促進し得るような特別な機能を有す
る石材ではない。
【０００４】また、鉄鋼製造プロセスで発生するスラグ
は地金（粒鉄等の鉄分）を多く含んでいるため、通常は
スラグをある程度の大きさまで粉砕し、スラグ中に含ま
れる鉄分を回収して鉄鋼製造プロセスにリサイクルして
いる。しかし、藻場用等の石材として用いるスラグには
ある程度の大きさが必要であり、地金回収のために粉砕
処理したようなスラグはほとんど利用することができな
い。このため塊状スラグを藻場用等の石材として用いる
場合には、鉄鋼資源として有用な地金の回収がほとんど
できない。
【０００５】一方、上記のような地金を多く含む塊状ス
ラグを、そのまま海中に沈めて藻場用等の石材として使
用した場合、適用する海域によっては、スラグ中の鉄分
が酸化して周囲の海水の貧酸素化を招くこと、さらには
鉄分の溶出によって海水中への鉄分の過剰供給を生じる
ことが問題となる場合がある。このような問題を回避す
るためにはスラグ中の地金を十分に除去する必要がある
が、一般にスラグ成分と地金は互いに絡み合うような状
態で混在しているため、地金を十分に除去するためには
スラグを上記地金回収の場合よりもさらに細かく微粉砕
する必要があり、このように微粉砕されたスラグは藻場
用等の海中沈設用資材としては全く使用することができ
ない。
【０００６】一方、後者の方法はスラグをコンクリート
製のプレキャスト体の骨材として用いるものであるた
め、上述した塊状スラグをそのまま海中に沈めた場合の
ような問題は生じにくい。しかし、この方法により得ら
れる資材は表面がセメントモルタルにより構成されるコ
ンクリート製品であるため、藻場用等としてそれなりの
機能が期待できると考えられる塊状スラグの性状（例え
ば、凹凸状の表面性状等）すら生かすことができない。
【０００７】したがって本発明の目的は、このようなス
ラグを原材料とする海中沈設用資材の問題を解消し、海
水のｐＨの上昇等の問題を生じることがなく、しかも藻
場用石材、築磯用石材、魚礁等として海中に沈設した際
に海藻類の育成や魚介類の繁殖等の面で優れた効果を発
揮できる海中沈設用石材およびその製造方法を提供する
ことにある。
【０００８】また、本発明の他の目的は、海水のｐＨの
上昇等の問題を生じることがなく、さらには、鉄分の酸
化による海水の貧酸素化や海水中への鉄分の過剰供給を
抑制する必要がある海域に適用した場合に海水の貧酸素
化や海水中への鉄分の過剰供給を生じることがなく、し
かも藻場用石材、築磯用石材、魚礁等として海中に沈設
した際に海藻類の育成や魚介類の繁殖等の面で優れた効
果を発揮できる海中沈設用石材およびその製造方法を提
供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明者らは上記の課題
を解決すべく実験と検討を重ねた結果、以下のような事
実を見出した。 (1) 粉粒状、粗粒状或いは小塊状のスラグ、特に鉄分
（元々スラグ中に含まれる鉄分および／またはスラグ中
に有意に添加された鉄分）を適度に含むこれらのスラグ
を炭酸化反応で生成させたＣａＣＯ3またはＣａＣＯ3と
ＭｇＣＯ3をバインダーとして固結させ、塊状化させた
ものを海中沈設用石材として用いることにより、海水の
ｐＨの上昇を生じさせることなく、しかも海藻類の育成
面等で優れた効果を発揮する。
【００１０】(2) 一方、鉄分の酸化による海水の貧酸素
化や海水中への鉄分の過剰供給を抑制する必要がある海
域に対しては、鉄分の地金除去処理を経た粉粒状または
粗粒状のスラグを炭酸化反応で生成させたＣａＣＯ3ま
たはＣａＣＯ3とＭｇＣＯ3をバインダーとして固結さ
せ、塊状化させたものを海中沈設用石材として用いるこ
とにより、鉄分の酸化による海水の貧酸素化や海水中へ
の鉄分の過剰供給、さらには海水のｐＨの上昇を生じさ
せることなく、しかも海藻類の育成面等で優れた効果を
発揮する。
【００１１】(3) 上記のような塊状の海中沈設用石材を
得るためには、粉粒状、粗粒状若しくは小塊状のスラ
グ、または地金除去処理を経た粉粒状若しくは粗粒状の
スラグを所望の密度に山積み若しくは充填して、この積
み山若しくは充填層に炭酸ガス存在下で炭酸化反応を生
じさせることにより上記スラグを固結させる製法が有効
であり、また、このような製法によれば石材を適用すべ
き海底や海流の状況に応じた任意の密度と大きさの石材
を製造でき、また石材の大塊化も極めて容易に実現でき
る。
【００１２】本発明はこのような知見に基づきなされた
もので、その特徴は以下の通りである。 (1) 鉄鋼製造プロセスで発生したスラグを主原料とする
海中沈設用石材であって、前記スラグが粉粒状スラグ、
粗粒状スラグ、小塊状スラグのうちの１種以上からな
り、該スラグを炭酸化反応で生成させたＣａＣＯ3をバ
インダーとして固結させ、塊状化したことを特徴とする
海中沈設用石材。
【００１３】(2) 鉄鋼製造プロセスで発生したスラグを
主原料とする海中沈設用石材であって、前記スラグが粉
粒状スラグ、粗粒状スラグ、小塊状スラグのうちの１種
以上からなり、該スラグを炭酸化反応で生成させたＣａ
ＣＯ3およびＭｇＣＯ3（但し、ＭｇＣＯ3が水和物、水
酸化物塩または複塩として存在する場合を含む）をバイ
ンダーとして固結させ、塊状化したことを特徴とする海
中沈設用石材。
【００１４】(3) 鉄鋼製造プロセスで発生したスラグと
粉粒状および／または粗粒状の添加材とを主原料とする
海中沈設用石材であって、前記スラグが粉粒状スラグ、
粗粒状スラグ、小塊状スラグのうちの１種以上からな
り、該スラグと前記添加材との混合物を炭酸化反応で生
成させたＣａＣＯ3をバインダーとして固結させ、塊状
化したことを特徴とする海中沈設用石材。
【００１５】(4) 鉄鋼製造プロセスで発生したスラグと
粉粒状および／または粗粒状の添加材とを主原料とする
海中沈設用石材であって、前記スラグが粉粒状スラグ、
粗粒状スラグ、小塊状スラグのうちの１種以上からな
り、該スラグと前記添加材との混合物を炭酸化反応で生
成させたＣａＣＯ3およびＭｇＣＯ3（但し、ＭｇＣＯ3
が水和物、水酸化物塩または複塩として存在する場合を
含む）をバインダーとして固結させ、塊状化したことを
特徴とする海中沈設用石材。
【００１６】(5) 上記(1)〜(4)のいずれかの海中沈設用
石材において、スラグの少なくとも一部が高炉水砕スラ
グであることを特徴とする海中沈設用石材。 (6) 上記(1)〜(5)のいずれかの海中沈設用石材におい
て、スラグが地金除去処理を経た粉粒状および／または
粗粒状のスラグからなることを特徴とする海中沈設用石
材。 (7) 上記(3)〜(5)のいずれかの海中沈設用石材におい
て、鉄鋼製造プロセスで発生したスラグと粉粒状および
／または粗粒状の添加材とを主原料とする海中沈設用石
材であって、添加材の少なくとも一部が金属鉄、含金属
鉄材、酸化鉄、含酸化鉄材の中から選ばれる１種以上で
あることを特徴とする海中沈設用石材。
【００１７】(8) 上記(3)〜(5)のいずれかの海中沈設用
石材において、鉄鋼製造プロセスで発生したスラグと粉
粒状および／または粗粒状の添加材とを主原料とする海
中沈設用石材であって、スラグが地金除去処理を経た粉
粒状および／または粗粒状のスラグからなり、添加材の
少なくとも一部が金属鉄および／または含金属鉄材であ
ることを特徴とする海中沈設用石材。 (9) 上記(6)の海中沈設用石材において、鉄鋼製造プロ
セスで発生したスラグと粉粒状および／または粗粒状の
添加材とを主原料とする海中沈設用石材であって、添加
材の少なくとも一部が酸化鉄および／または含酸化鉄材
であることを特徴とする海中沈設用石材。
【００１８】(10) 上記(7)または(9)の海中沈設用石材
において、含金属鉄材および／または含酸化鉄材が含鉄
ダストおよび／またはミルスケールであることを特徴と
する海中沈設用石材。 (11) 上記(3)〜(10)のいずれかの海中沈設用石材におい
て、鉄鋼製造プロセスで発生したスラグと粉粒状および
／または粗粒状の添加材とを主原料とする海中沈設用石
材であって、添加材の少なくとも一部が可溶性シリカお
よび／または含可溶性シリカ材であることを特徴とする
海中沈設用石材。
【００１９】(12) 上記(11)の海中沈設用石材におい
て、含可溶性シリカ材がフライアッシュおよび／または
クリンカーアッシュであることを特徴とする海中沈設用
石材。 (13) 上記(3)〜(12)のいずれかの海中沈設用石材におい
て、鉄鋼製造プロセスで発生したスラグと粉粒状および
／または粗粒状の添加材とを主原料とする海中沈設用石
材であって、添加材の少なくとも一部がＣａＯであるこ
とを特徴とする海中沈設用石材。 (14) 上記(1)〜(13)のいずれかの海中沈設用石材におい
て、空隙率が１０〜７０％であることを特徴とする海中
沈設用石材。
【００２０】(15) 鉄鋼製造プロセスで発生したスラグ
を主原料とする海中沈設用石材の製造方法であって、粉
粒状スラグ、粗粒状スラグ、小塊状スラグのうちの１種
以上からなるスラグに必要に応じてＣａＯ、Ｃａ（Ｏ
Ｈ）2、ＭｇＯ、Ｍｇ（ＯＨ）2の中から選ばれる１種以
上を混合した後、該スラグによる積み山または任意の空
間内での充填層を形成し、該積み山または充填層に炭酸
ガス存在下で炭酸化反応を生じさせることにより前記粉
粒状スラグ、粗粒状スラグ、小塊状スラグのうちの１種
以上からなるスラグを固結させ、スラグが塊状化した石
材を得ることを特徴とする海中沈設用石材の製造方法。
【００２１】(16) 鉄鋼製造プロセスで発生したスラグ
と粉粒状および／または粗粒状の添加材を主原料とする
海中沈設用石材の製造方法であって、粉粒状スラグ、粗
粒状スラグ、小塊状スラグのうちの１種以上からなるス
ラグに粉粒状および／または粗粒状の添加材と、さらに
必要に応じてＣａＯ、Ｃａ（ＯＨ）2、ＭｇＯ、Ｍｇ
（ＯＨ）2の中から選ばれる１種以上を混合した後、該
スラグによる積み山または任意の空間内での充填層を形
成し、該積み山または充填層に炭酸ガス存在下で炭酸化
反応を生じさせることにより前記粉粒状スラグ、粗粒状
スラグ、小塊状スラグのうちの１種以上からなるスラグ
および前記粉粒状および／または粗粒状の添加材を固結
させ、スラグおよび添加材が塊状化した石材を得ること
を特徴とする海中沈設用石材の製造方法。
【００２２】(17) 上記(15)または(16)の製造方法にお
いて、スラグの積み山若しくは充填層に炭酸ガス若しく
は炭酸ガス含有ガスを吹き込むか、または積み山若しく
は充填層を炭酸ガス若しくは炭酸ガス含有ガス雰囲気下
に置くことを特徴とする海中沈設用石材の製造方法。 (18) 上記(15)〜(17)のいずれかの製造方法において、
スラグの少なくとも一部が高炉水砕スラグであることを
特徴とする海中沈設用石材の製造方法。 (19) 上記(15)〜(18)のいずれかの製造方法において、
スラグとして、地金除去処理を経た粉粒状および／また
は粗粒状のスラグを用いることを特徴とする海中沈設用
石材の製造方法。
【００２３】(20) 上記(16)〜(18)のいずれかの製造方
法において、鉄鋼製造プロセスで発生したスラグと粉粒
状および／または粗粒状の添加材を主原料とする海中沈
設用石材の製造方法であって、添加材の少なくとも一部
が金属鉄、含金属鉄材、酸化鉄、含酸化鉄材の中から選
ばれる１種以上であることを特徴とする海中沈設用石材
の製造方法。 (21) 上記(16)〜(18)のいずれかの製造方法において、
鉄鋼製造プロセスで発生したスラグと粉粒状および／ま
たは粗粒状の添加材を主原料とする海中沈設用石材の製
造方法であって、スラグとして地金除去処理を経た粉粒
状および／または粗粒状のスラグを用い、添加材の少な
くとも一部が金属鉄および／または含金属鉄材であるこ
とを特徴とする海中沈設用石材の製造方法。
【００２４】(22) 上記(19)の製造方法において、鉄鋼
製造プロセスで発生したスラグと粉粒状および／または
粗粒状の添加材を主原料とする海中沈設用石材の製造方
法であって、添加材の少なくとも一部が酸化鉄および／
または含酸化鉄材であることを特徴とする海中沈設用石
材の製造方法。 (23) 上記(20)または(22)の製造方法において、含金属
鉄材および／または含酸化鉄材が含鉄ダストおよび／ま
たはミルスケールであることを特徴とする海中沈設用石
材の製造方法。 (24) 上記(16)〜(23)のいずれかの製造方法において、
鉄鋼製造プロセスで発生したスラグと粉粒状および／ま
たは粗粒状の添加材を主原料とする海中沈設用石材の製
造方法であって、添加材の少なくとも一部が可溶性シリ
カおよび／または含可溶性シリカ材であることを特徴と
する海中沈設用石材の製造方法。
【００２５】(25) 上記(24)の製造方法において、含可
溶性シリカ材がフライアッシュおよび／またはクリンカ
ーアッシュであることを特徴とする海中沈設用石材の製
造方法。 (26) 上記(16)〜(25)のいずれかの製造方法において、
鉄鋼製造プロセスで発生したスラグと粉粒状および／ま
たは粗粒状の添加材を主原料とする海中沈設用石材の製
造方法であって、添加材の少なくとも一部がＣａＯであ
ることを特徴とする海中沈設用石材の製造方法。
【００２６】(27) 上記(15)〜(26)のいずれかの製造方
法において、スラグの積み山または充填層の嵩比重／真
比重を０．３〜０．９の範囲とすることを特徴とする海
中沈設用石材の製造方法。 (28) 上記(15)〜(27)のいずれかの製造方法において、
炭酸ガスまたは炭酸ガス含有ガスを水中に通すことでＨ
2Ｏを飽和させ、しかる後、スラグの積み山または充填
層に炭酸化処理のために供給することを特徴とする海中
沈設用石材の製造方法。
【００２７】(29) 上記(15)〜(28)のいずれかの製造方
法において、固結した積み山または充填層を所望の大き
さの塊状物に破砕し、該破砕による破面を有する塊状石
材を得ることを特徴とする海中沈設用石材の製造方法。 (30) 上記(15)〜(29)のいずれかの製造方法において、
スラグを最適水分含有率に水分調整した上で、該スラグ
の積み山または充填層に炭酸ガス存在下で炭酸化反応を
生じさせることを特徴とする海中沈設用石材の製造方
法。
【００２８】
【発明の実施の形態】本発明は鉄鋼製造プロセスで発生
するスラグを主原料とする海中沈設用石材であり、その
ようなスラグとしては、高炉徐冷スラグ、高炉水砕スラ
グ等の高炉系スラグ、予備処理、転炉、鋳造等の工程で
発生する脱炭スラグ、脱燐スラグ、脱硫スラグ、脱珪ス
ラグ、鋳造スラグ等の製鋼系スラグ、鉱石還元スラグ、
電気炉スラグ等を挙げることができるが、これらに限定
されるものではなく、また、２種以上のスラグを混合し
て用いることもできる。
【００２９】これらのスラグのうち、代表的なスラグの
組成の一例を以下に示す。 (1) 脱炭スラグ … Ｔ．Ｆｅ：１７．５％，ＣａＯ：４
６．２％、ＳｉＯ2：１１．７％、Ａｌ2Ｏ3：１．４
％、ＭｇＯ：８．３％、ＭｎＯ：６．２％、Ｐ：０．７
６％、Ｓ：０．０４％ (2) 脱燐スラグ … Ｔ．Ｆｅ：５．８％，ＣａＯ：５
４．９％、ＳｉＯ2：１８．４％、Ａｌ2Ｏ3：２．８
％、ＭｇＯ：２．３％、ＭｎＯ：１．９％、Ｐ：２．８
％、Ｓ：０．０３％
【００３０】(3) 脱硫スラグ … Ｔ．Ｆｅ：１０．５
％，ＣａＯ：５０．３％、ＳｉＯ2：１０．０％、Ａｌ2
Ｏ3：５．４％、ＭｇＯ：１．１％、ＭｎＯ：０．４
％、Ｐ：０．１３％、Ｓ：１．８％ (4) 脱珪スラグ … Ｔ．Ｆｅ：１０．５％，ＣａＯ：１
３．６％、ＳｉＯ2：４３．７％、Ａｌ2Ｏ3：３．８
％、ＭｇＯ：０．４％、ＭｎＯ：１５．８％、Ｐ：０．
１０％、Ｓ：０．１９％ (5) 高炉水砕スラグ … ＦｅＯ：０．３％、ＣａＯ：４
２．０％、ＳｉＯ2：３３．８％、ＭｎＯ：０．３％、
ＭｇＯ：６．７％、Ａｌ2Ｏ3：１４．４％
【００３１】なお、鉄鋼製造プロセスで発生するスラグ
のうち、脱燐スラグはＰ含有量が高いために、また脱珪
スラグはＭｎＯの含有量が高いために、それぞれセメン
ト原料として使用するには難があるが、本発明ではこれ
らのスラグについても問題なく海中沈設用石材の主原料
として利用することができる。
【００３２】上記のような鉄鋼製造プロセスで発生する
スラグは、程度の差はあるものの比較的多量（通常、数
重量％〜３０重量％程度）の地金（粒鉄等の鉄分）を含
んでおり、一般には、このような鉄分を鉄鋼製造プロセ
スにリサイクルするために、スラグ中の地金回収が行わ
れる。通常、この地金回収を行うためにスラグは粉砕処
理され、したがって、元々粉化、粗粒化若しくは小塊化
した状態にあるスラグを含め、地金回収工程を経たスラ
グは必然的に粉粒状、粗粒状若しくは小塊状のものとな
る。通常、この地金回収工程を経たスラグ粒子の粒径は
ｃｍオーダーまたはそれ以下（例えば、５ｃｍ以下）の
ものである。
【００３３】ここで、地金回収処理とは、上述したよう
にスラグ中に含まれる地金のリサイクルを目的としてス
ラグ中から地金を回収する処理のことであり、後述する
地金除去処理のようにスラグ中の地金を実質的に除去す
ることを目的として行われる処理とは異なる。したがっ
て、一般に地金回収処理においてはスラグは地金除去処
理ほど微細には粉砕されず、また、このため処理後のス
ラグ中には未だ相当量の地金が残存している。これに対
して、後述する地金除去処理とは、スラグを粉粒状およ
び／または粗粒状に微粉砕し、スラグ中の地金を不可避
的に残存する地金以外は全て除去する処理のことをい
う。
【００３４】本発明の海中沈設用石材は、上記のような
粉粒状スラグ、粗粒状スラグ、小塊状スラグの１種以上
を原料とするものである。但し、本発明で用いるスラグ
は粉粒状スラグ、粗粒状スラグ、小塊状スラグの１種以
上であればよく、上記のような地金回収工程を経ること
を必要条件とするものではない。なお、これらスラグを
海中沈設用石材の素材とする場合、一般にはスラグ中の
鉄分含有率は、後述する地金除去処理を経たスラグを石
材の素材とする場合ほど低くなくてもよく、むしろ適量
の鉄分（特に、粒鉄等の金属鉄や含金属鉄材）が含まれ
ていた方がよい。これは、スラグに適量含まれる鉄分
（金属鉄、含金属鉄材等）が海水中に溶出することによ
り、海水中に栄養塩として鉄分が補給され、これが海藻
類の育成に有効に作用するからである。このため通常
は、スラグ中の鉄分含有率は３重量％以上とすることが
適当である。
【００３５】このようなスラグ中の鉄分は、スラグ中に
元々含まれる地金（粒鉄等）の一部または全部を回収す
ることなく残存させ、これをそのまま利用してもよい
し、或いは後述するような地金除去処理を経たスラグを
石材の素材とする場合と同様に、一旦スラグ中の地金の
実質的な全部（不可避的に除去できない地金を除く）を
地金除去処理により除去した後、添加材として金属鉄お
よび／または含金属鉄材を添加することにより確保して
もよい。
【００３６】この後者の方法、すなわち、一旦スラグ中
の地金の実質的な全部を地金除去処理により除去した後
に添加材として金属鉄および／または含金属鉄材を添加
する方法の場合には、以下のような利点がある。 (1) スラグ中に元々含まれる地金（粒鉄等）の一部を回
収することなく残存させる方法では、スラグ中に残存さ
せる地金の量を正確に調整することが難しい。すなわ
ち、スラグ中からの地金の回収は磁気選別等により行わ
れるが、この磁気選別処理の性質上、一定量の地金が残
存するように地金の回収を行うことはかなり難しく、ま
た、これが可能な場合であっても磁気選別を行う上で煩
雑な制御や操作を行う必要がある。これに対して後者の
方法では、スラグ中に元々含まれる地金の実質的な全部
を除去回収し、改めて粒鉄等の金属鉄や含金属鉄材を添
加するものであるため、スラグ中に含まれる鉄分の含有
量を任意に制御することができる。
【００３７】(2) また、上記と同様の理由から、前者の
方法、すなわちスラグ中に元々含まれる鉄分（粒鉄等）
の一部を回収することなく残存させる方法では、スラグ
中に残存させる地金の形状や大きさを選択できない。後
述するように、一般に海中沈設用石材を構成すべきスラ
グ中に含まれる鉄分としては金属鉄である所謂粒鉄が好
ましいが、スラグ中から磁気選別等により地金の一部を
除去回収する場合、このような粒鉄が残存するとは限ら
ず、むしろ粒鉄が回収除去され、形状の大きい地金が残
存してしまうこともあり得る。これに対して上記後者の
方法では、スラグ中に添加する金属鉄等の形状や大きさ
を任意に選択でき、粒鉄等の好ましい鉄源をスラグ中に
含有させることができる。
【００３８】したがって、金属鉄や含金属鉄材を含むス
ラグを得るには、一旦スラグ中の地金の実質的な全部
（不可避的に除去できない地金を除く）を地金除去処理
により除去した後、改めて金属鉄や含金属鉄材を添加す
るのが最も好ましい。後述するように、一般に地金除去
処理はスラグを粉粒状または粗粒状に粉砕処理した後、
磁気選別等により行われ、したがって、元々粉粒化また
は粗粒化した状態にあるスラグを含め、地金除去処理を
経たスラグは必然的に粉粒状および／または粗粒状のも
の（通常、ｍｍオーダーまたはそれ以下のスラグ粒径）
である。
【００３９】上記の地金除去処理では、不可避的に残存
する地金成分を除きスラグ中の地金は可能な限り除去さ
れることが好ましく、通常、地金除去処理後のスラグ中
の鉄分（地金）含有率は３重量％未満とすることが好ま
しい。そして、このような地金除去処理を経たスラグに
対して、粒鉄などの金属鉄および／または含金属鉄材が
適量添加され、金属鉄や含金属鉄材を含む所望の鉄分含
有量を有するスラグが得られる。
【００４０】スラグ中に添加する金属鉄や含金属鉄材と
しては、スラグを成型する際に形状の大きい金属鉄や含
金属鉄材が成型の邪魔にならないようにすること、スラ
グ中に含まれる金属鉄等の比表面積を大きくして海中に
沈設された石材からの鉄分の溶出性を高めること等の観
点から、粒径が小さく且つ大きさのある程度揃ったもの
が好ましく、このような観点からは粒鉄が最適である。
また、この粒鉄としては、スラグから回収された粒鉄だ
けでなく、それ以外で調達できる任意の粒鉄を使用でき
る。
【００４１】また、石材が沈設される海域等の事情によ
り、スラグ中に含まれる地金の酸化による海水の貧酸素
化や海水中への鉄分の過剰供給が問題となるような場合
には、使用するスラグに対して地金除去処理を行った
後、上記のような金属鉄や含金属鉄材を添加することな
く、石材の原料として用いる。上述したように鉄鋼製造
プロセスで発生するスラグは、程度の差はあるものの比
較的多量の地金を含んでおり、このようなスラグ中の地
金は上記の地金回収処理によっても相当程度の割合を回
収できる。しかし、一般にスラグ成分と地金は互いに絡
み合うような状態で混在しているため、通常の地金回収
工程で行われる程度の粉砕処理（粉砕粒度）では地金を
十分に除去することができず、このため地金回収工程後
の段階でもスラグ中には未だ相当量の地金が残存してい
る。このため地金回収を行っただけのスラグから得られ
た石材を海中に沈設した場合には、沈設する海域によっ
てはスラグ中の地金の酸化による海水の貧酸素化や地金
の海水中への溶出による鉄分の過剰供給といった問題を
生じてしまう。したがって、このような海域に適用する
石材については、原料とすべきスラグは地金除去処理を
経ることにより主要な地金分が除去されたものを用い
る。
【００４２】上述したように、通常、スラグ中ではスラ
グ成分と地金とが緻密に絡み合った状態で混在している
ため、地金除去処理ではスラグを粉粒状または粗粒状に
した状態で地金の除去（磁気選別等による除去）を行う
必要があり、したがって、元々粉化または粗粒化した状
態にあるスラグを含め、原料となるべき地金除去処理を
経たスラグは必然的に粉粒状および／または粗粒状のも
のとなる。通常、この地金除去処理を経たスラグの粒径
はｍｍオーダーまたはそれ以下（例えば、５ｍｍ以下）
のものである。
【００４３】したがって、海水の貧酸素化や鉄分の過剰
供給が問題となるような海域に適用される本発明の海中
沈設用石材は、このような地金除去処理を経た粉粒状ス
ラグおよび／または粗粒状スラグを原料とするものであ
る。地金除去処理では、不可避的に残存する地金成分を
除き、スラグ中の地金は可能な限り除去されることが好
ましく、通常、スラグ中の鉄分（地金）含有率は３重量
％未満とすることが好ましい。
【００４４】本発明では、上記のような粉粒状スラグ、
粗粒状スラグ、小塊状スラグのうちの１種以上からなる
スラグ（地金除去処理を経た後、適量の金属鉄および／
または含金属鉄材を添加したスラグを含む。以下同
様）、若しくは地金除去処理を経た粉粒状および／また
は粗粒状のスラグを主原料とし、これを炭酸化反応で生
成させたＣａＣＯ3またはＣａＣＯ3とＭｇＣＯ3をバイ
ンダーとして固結させ（炭酸固化）、塊状化した石材
が、藻場用石材、築磯用石材或いは魚礁等の海中沈設用
石材として極めて好適な素材であることを見い出したも
のである。
【００４５】粒状物をＣａＯとＣＯ2との反応、すなわ
ち炭酸化反応により生じるＣａＣＯ3を利用して固結さ
せこと自体は古くから知られた技術であり、ＣａＯを含
む粒状物を炭酸ガス雰囲気下に置くと、下記反応式によ
ってＣａＣＯ3が生成し、このＣａＣＯ3をバインダーと
して粒子間に固結現象を生じる。 ＣａＯ＋ＣＯ2 → ＣａＣＯ3
【００４６】従来、このような炭酸化反応を利用した技
術としては、例えば製鋼風砕スラグと水との混練物を原
料として建材用途等の硬化体製品を製造する方法（例え
ば、特開昭５８−７４５５９号）や非焼成ペレットの製
造法（例えば、特開昭５７−９２１４３号、特開昭５８
−４８６４２号、特開昭５８−１３３３３４号）等が提
案されている。しかしこれらの従来技術は、いずれも所
要の強度を有する硬化体製品や非焼成ペレットを短時間
で製造することのみを目的としたものであり、粉粒状、
粗粒状または小塊状スラグ若しくは地金除去処理を経た
粉粒状または粗粒状のスラグを炭酸化反応により固結さ
せて得られた石材が、その特性や性状面で藻場用等の海
中沈設用石材として極めて好適な素材であることについ
ては、何も示していない。
【００４７】また、ＭｇＯを含む粒状物についても、こ
れを炭酸ガス雰囲気下に置くと炭酸化反応によりＭｇＣ
Ｏ3が生成し、このＭｇＣＯ3をバインダーとして粒子間
に固結現象を生じる。ＭｇＯの炭酸化反応により生じる
ＭｇＣＯ3は無水和物、水和物（例えば、二水和物、三
水和物、五水和物等）、水酸化物塩（塩基性炭酸マグネ
シウム）等の多様な形態をとるが、例えば、ＭｇＣＯ3
の三水和物は下記反応式によって生成される。 ＭｇＯ＋ＣＯ2＋３Ｈ2Ｏ → ＭｇＣＯ3・３Ｈ2Ｏ
【００４８】一般に、鉄鋼製造プロセスで発生するスラ
グには相当量（通常、２０重量％〜６０重量％）のＣａ
Ｏが含まれており、本発明の海中沈設用石材は、粉粒状
スラグ、粗粒状スラグ、小塊状スラグのうちの１種以上
からなるスラグ、または地金除去処理を経た粉粒状およ
び／または粗粒状のスラグに含まれているＣａＯ若しく
はこのＣａＯが変化したＣａ（ＯＨ）2（必要に応じて
添加されるＣａＯ、Ｃａ（ＯＨ）2を含む）を上記反応
によりＣａＣＯ3に変化させ、このＣａＣＯ3をバインダ
ーとしてスラグ粒子（添加材を含む場合には、添加材粒
子およびスラグ粒子）を固結させ、塊状化したものであ
る。
【００４９】また、大部分のスラグにはＣａＯとともに
ある程度の量のＭｇＯが含まれており、このようなスラ
グを原料とする本発明の海中沈設用石材は、ＭｇＯまた
はこのＭｇＯが変化したＭｇ（ＯＨ）2（必要に応じて
添加されるＭｇＯ、Ｍｇ（ＯＨ）2を含む）についても
上記炭酸化反応によりＭｇＣＯ3に変化させ、このＭｇ
ＣＯ3とＣａＣＯ3をバインダーとしてスラグ粒子（添加
材を含む場合には、添加材粒子およびスラグ粒子）を固
結させ、塊状化したものである。
【００５０】なお、上述したようにＭｇＯの炭酸化反応
により生じるＭｇＣＯ3は無水和物、水和物、水酸化物
塩等のように種々の形態をとるものであり、本発明の海
中沈設用石材中にバインダーとして含まれるＭｇＣＯ3
は、これらのうちの何れ形態のＭｇＣＯ3でもよい。例
えば、ＭｇＣＯ3の水和物としては、ＭｇＣＯ3・２Ｈ2
Ｏ、ＭｇＣＯ3・３Ｈ2Ｏ、ＭｇＣＯ3・５Ｈ2Ｏ等があ
り、また、水酸化物塩（塩基性炭酸マグネシウム）とし
てはＭｇＣＯ3・Ｍｇ（ＯＨ）2・３Ｈ2Ｏ、４ＭｇＣＯ3
・Ｍｇ（ＯＨ）2・４Ｈ2Ｏ、４ＭｇＣＯ3・Ｍｇ（Ｏ
Ｈ）2・５Ｈ2Ｏ、４ＭｇＣＯ3・Ｍｇ（ＯＨ）2・８Ｈ2
Ｏ等がある。さらに、ＭｇＣＯ3は他の塩と結合して種
々の複塩を形成する場合があり、このような複塩の形態
で存在するＭｇＣＯ3でもよい。
【００５１】また、鉄鋼製造プロセスにおいて発生した
スラグは、これに含まれるＣａＯやＭｇＯの一部または
全部が経時的な水分の吸収或いは他の原因でＣａ（Ｏ
Ｈ）2やＭｇ（ＯＨ）2に変化する場合があるが、上記の
ように本発明で利用するスラグとしては何ら問題なく、
これらＣａ（ＯＨ）2やＭｇ（ＯＨ）2も炭酸化反応によ
りそれぞれＣａＣＯ3、ＭｇＣＯ3に変化し、本発明の海
中沈設用石材が得られる。
【００５２】このような本発明の海中沈設用石材は、藻
場用石材、築磯用石材或いは魚礁等の用途の石材として
以下のような長所を有する。 スラグ中に含まれるＣａＯ（またはＣａＯから生成
したＣａ（ＯＨ）2）の大部分がＣａＣＯ3に変化するた
め、ＣａＯによる海水のｐＨ上昇を防止できる。一方に
おいて、スラグに適量の鉄分（特に、金属鉄、含金属鉄
材）が含まれることにより、この鉄分が海水中に溶出す
ることで海水中に栄養塩として鉄分が補給され、これが
海藻類の育成に有効に作用する。
【００５３】 粉粒状スラグ、粗粒状スラグ、小塊状
スラグのうちの１種以上からなるスラグ、若しくは粉粒
状および／または粗粒状のスラグを炭酸固化して得られ
た塊状物は全体（表面及び内部）がポーラスな性状を有
しており、このため石材表面に海藻類が付着し易く、し
かも石材内部もポーラス状であるため、石材中に含まれ
ている海藻類の成育促進に有効な成分（例えば、後述す
る可溶性シリカや鉄分）が海水中に溶出しやすい。この
ため塊状スラグをそのまま海中沈設用石材として用いる
場合やスラグを骨材とするコンクリート製魚礁に較べ
て、海藻類の成育を効果的に促進することができる。
【００５４】特に、藻場造成場所等において沈設される
石材への海藻類の増殖、生育を効果的に促進するために
は、石材表面での海藻類の幼体の生育を促進させる必要
がある。この点、本発明の海中沈設用石材から水中に溶
出する有効成分は、海藻類の個体が石材に近いほど効果
的に作用するため、海藻類の幼体の生育に特に有効であ
り、このため海藻類の幼体の生育を効果的に促進させる
ことができる。
【００５５】 塊状スラグそのものを海中沈設用石材
として用いる場合、溶融スラグの冷却方法や条件等の制
約により一般にその大きさには限界（通常、最大でも８
００ｍｍ程度）があり、また、サイズの揃った大塊の石
材を得ることは難しい。これに対して粉粒状スラグ、粗
粒状スラグ、小塊状スラグのうちの１種以上からなるス
ラグ、若しくは粉粒状および／または粗粒状のスラグを
炭酸固化させた石材は、炭酸固化させる際の形状の選択
或いは炭酸固化後の切り出し形状の選択等によりその大
きさを任意に調整することができ、藻場用石材や魚礁等
として特に好ましい大塊の石材も容易に得ることができ
る。
【００５６】 海中沈設用石材は海底や海流の状況等
に応じて最適の密度（比重）のものを用いることが好ま
しく、例えばヘドロが堆積したような海底に密度の大き
い石材を沈設した場合には、石材がヘドロのなかに沈ん
でしまい、藻場用石材や魚礁としての役目を果たせなく
なる。この点、粉粒状スラグ、粗粒状スラグ、小塊状ス
ラグのうちの１種以上からなるスラグ、若しくは粉粒状
や粗粒状のスラグを炭酸固化させた石材は、炭酸固化さ
せる際のスラグの嵩密度（圧密度）を適宜調整すること
により、その密度を任意に調整することができる。
【００５７】 地金除去処理を経た粉粒状および／ま
たは粗粒状のスラグから得られた海中沈設用石材の場合
には、主要な地金分が除去されているため、海水の貧酸
素化や鉄分の過剰供給が問題となるような海域に適用し
た場合に、地金の酸化による海水の貧酸素化や地金の海
水中への溶出による鉄分の過剰供給といった問題を生じ
ることがない。また、このように地金が除去されたスラ
グから得られる海中沈設用石材は、地金が除去された
分、スラグの炭酸固化に寄与する成分が相対的に多くな
るため、石材の強度を確保する上で有利である。
【００５８】なお、本発明の海中沈設用石材は、粒径の
小さいスラグが炭酸化反応で生成したＣａＣＯ3または
ＣａＣＯ3とＭｇＣＯ3をバインダーとして緊密に固結し
たものであるため、十分な強度を有しており、このため
運搬や海中への沈設の際に衝撃が加わっても、また海中
に長期間置かれても割れや崩壊を生じるおそれはない。
【００５９】本発明の海中沈設用石材には、適用すべき
海域の状況等に応じてそれぞれ好適な組成とするため
に、粉粒状スラグ、粗粒状スラグ、小塊状スラグの１種
以上からなるスラグ、若しくは粉粒状および／または粗
粒状のスラグとともに各種の添加材（粉粒状、粗粒状ま
たは小塊状の添加材）を含有させることができる。この
添加材としては、例えば可溶性シリカ源となる粉粒また
は粗粒物（可溶性シリカ、含可溶性シリカ材）、鉄源と
なる粉粒または粗粒物（金属鉄、含金属鉄材、酸化鉄、
含酸化鉄材）、粉粒状または粗粒状のＣａＯ等が挙げら
れる。なお、海中沈設用石材に添加材としてＣａＯを含
有させるには、スラグ中に含まれるＣａＯまたはスラグ
に対して有意に添加されるＣａＯのうちの少なくとも一
部を、炭酸固化後も未反応ＣａＯとして残存させる必要
がある。
【００６０】海中沈設用石材に含まれる可溶性シリカや
鉄源（金属鉄、酸化鉄）は、これらが海水中に溶出する
ことにより海藻類の成育に有効に作用する。また、海水
中への溶出性、海藻類の成育作用の点からは、鉄源の中
でも特に金属鉄や含金属鉄材が好ましい。但し、海水の
貧酸素化や鉄分の過剰供給が問題となるような海域に適
用される、地金除去処理を経た粉粒状および／または粗
粒状のスラグから得られる海中沈設用石材の場合には、
これら金属鉄や含金属鉄材は添加されない。
【００６１】また、海中沈設用石材に少量含まれるＣａ
Ｏは、海底に赤潮の原因となる燐や青潮の原因となる硫
黄が多く含まれる場合にこれら燐や硫黄を吸着し、赤潮
や青潮の発生を防止するのに効果がある。なお、先に述
べたように石材中にＣａＯが多量に含まれる場合には海
水のｐＨを上昇させるという問題があるが、燐や硫黄を
吸着するには炭酸固化後に残存する程度の少量のＣａＯ
が含まれていれば足りる。
【００６２】可溶性シリカ源となる粉粒または粗粒物と
しては、粉粒状または粗粒状の可溶性シリカおよび／ま
たは含可溶性シリカ材がある。この含可溶性シリカ材と
しては、火力発電所等において石炭燃焼により生じるフ
ライアッシュやクリンカーアッシュ等を用いることがで
きる。これらのうちフライアッシュは４５〜７５重量％
程度、またクリンカーアッシュは５０〜６５重量％程度
の可溶性シリカを含有している。
【００６３】また、高炉水砕スラグも可溶性シリカを比
較的多く含んでいるため、スラグの一部または全部を高
炉水砕スラグとすること、例えば製鋼スラグと高炉水砕
スラグとを混合して用いることにより、可溶性シリカ源
となる添加材を添加した場合と同様の効果が得られる。
【００６４】鉄源となる粉粒または粗粒物としては、粒
鉄等のような粉粒状若しくは粗粒状の金属鉄または含金
属鉄材、粉粒状若しくは粗粒状の酸化鉄または含酸化鉄
材等があり、特に容易且つ安価に入手できる粉粒または
粗粒物としては、鉄鋼製造プロセスで発生する含鉄ダス
トやミルスケールが挙げられる。含鉄ダストとしては製
鉄ダストが一般的であり、通常、このダストはＦｅ換算
で７５％前後の酸化鉄を含有している。また、ミルスケ
ールもＦｅ換算で７０％前後の酸化鉄を含有している。
【００６５】また、先に述べたようにヘドロが堆積した
ような海底に比重の大きい石材を沈設した場合には、石
材がヘドロのなかに沈んでしまい、藻場用石材や魚礁等
としての役目を果たせなくなる場合がある。したがっ
て、このようなヘドロの堆積した海域で使用する海中沈
設用石材については、比較的比重の小さいスラグを主原
料とすることが好ましく、具体的には、他のスラグに比
べて比重の小さい水砕スラグを主原料の少なくとも一部
として用いることが有効である。本発明の海中沈設用石
材は比較的ポーラスな性状を有しており、これにより上
記で述べたような効果が得られる。石材の空隙率は特
に限定しないが、通常、１０〜７０％程度の空隙率とす
ることが好ましい。
【００６６】次に、本発明の海中沈設用石材の製造法に
ついて説明する。図１は本発明法の製造フローの一例
を、また図２はこの製造フローに従った製造工程の一例
を示している。鉄鋼製造プロセスで発生したスラグにつ
いては、一般にスラグ中の地金の回収が行われ、スラグ
中に含まれる相当程度の割合の地金分が除去される。通
常、この地金回収工程ではスラグを粉砕機等によりｃｍ
オーダーまたはそれ以下の粒径（例えば、５ｃｍ以下）
まで粉砕し、粉粒状、粗粒状若しくは小塊状スラグとし
た後、地金の回収が行われる。スラグは地金回収が可能
な程度の粒径であればよく、したがって、スラグの性状
等により比較的粒度が粗くても地金回収が可能なものに
ついては、地金除去可能な粒径までスラグを粉砕すれば
よい。
【００６７】また、上記の地金回収では、回収処理後の
スラグ中の地金含有率が後述する地金除去処理後ほど低
くなくてもよく、適量の地金を残存させてよい。これ
は、スラグ中に適量含まれる鉄分（特に、金属鉄、含金
属鉄材）が海水中に溶出することにより、海水中に栄養
塩として鉄分が補給され、これが海藻類の成育に有効に
作用するからである。このため、通常は回収処理後の含
有率で３重量％以上の地金がスラグ中に残存する程度の
回収を行えばよい。
【００６８】また、スラグによっては地金回収が可能な
程度の粒径に自然崩壊した状態（すなわち、粉粒状、粗
粒状若しくは小塊状に自然崩壊した状態）で搬入される
ものもあり、このようなスラグについては上述したよう
な粉砕処理は必要ない場合もある。例えば、スラグ中に
含まれる未滓化のＣａＯがスラグの冷却固化後、空気中
の水分または雨水、冷却時の散水等と反応してＣａ（Ｏ
Ｈ）2を生成し、この生成時にスラグが膨張して崩壊、
粉化する場合や、塩基度（ＣａＯ／ＳｉＯ2）が２に近
いスラグ中に２ＣａＯ・ＳｉＯ2（Ｃ2Ｓ）が生成し、こ
のＣ2Ｓがスラグ冷却過程で変態膨張を起こし、スラグ
が崩壊、粉化する場合等があり、これらの原因で既に地
金回収が可能な程度の粒径まで粉化、粒状化若しくは小
塊化したスラグについては、そのまま地金回収を実施す
ることができる。
【００６９】通常、スラグの地金回収は磁気選別機等に
よる磁気選別（磁石によりスラグ中の地金分を除去する
方法）により行われるが、必ずしもこれに限定されるも
のではなく、例えば、地金成分とスラグ成分との比重差
を利用した風力選別等の比重選別法を用いることもでき
る。この地金回収によって、スラグ中に含まれる相当量
の地金成分が回収される。図２において、１は粉砕機、
２は磁気選別機を示す。
【００７０】以上のような地金回収を経たスラグは、粉
粒状スラグ、粗粒状スラグ、小塊状状スラグのうちの１
種以上からなるスラグであり、次工程である炭酸固化工
程若しくはその予備処理工程に送られる。但し、原料ス
ラグは粉粒状スラグ、粗粒状スラグ、小塊状スラグの１
種以上であればよく、したがって、上記のような地金回
収工程を経ることを必要条件とするものではない。
【００７１】なお、一般に地金回収工程を経たスラグの
多くは、程度の差こそあるものの粉粒状または粗粒状の
スラグ粒子が或る一定以上の割合で含まれ、したがっ
て、スラグ中に比較的粒径の大きい小塊状のスラグ粒子
が混在していても、小塊状のスラグ粒子どうしの隙間を
粉粒状または粗粒状のスラグ粒子が埋めるため、スラグ
粒子を所定の強度を持つ状態に炭酸固化させるのに支障
を生じる恐れはほとんどない。但し、スラグが実質的に
小塊状のスラグ粒子のみからなる場合やスラグ中に占め
る小塊状のスラグ粒子の割合が比較的多い場合には、ス
ラグ粒子どうしの接触面積が小さくなるため、スラグ粒
子を所定の強度を持つ状態に炭酸固化させるのに支障を
生じる恐れがある。したがって、このような場合には、
粉粒状または粗粒状のスラグ粒子の割合を増やす等の粒
度調整を行うことが好ましい。
【００７２】また、スラグ中の鉄分は、上記のようにス
ラグ中に元々含まれる地金（粒鉄等）の一部または全部
を回収することなく残存させ、これをそのまま利用して
もよいが、先に述べたようにスラグ中に含まれる鉄分の
含有量を任意に制御し、且つスラグ中に含まれる鉄分の
形状や大きさを任意に選択して、粒鉄等の好ましい鉄源
をスラグ中に含有させるためには、一旦スラグ中の地金
の実質的な全部（不可避的に除去できない地金を除く）
を地金除去処理により除去した後、添加材として金属鉄
および／または含金属鉄材を添加する方法を採る方が好
ましい。
【００７３】後述するように、一般に地金除去処理はス
ラグを粉砕機等によりｍｍオーダーまたはそれ以下の粒
径（例えば、５ｍｍ以下）まで粉砕した状態で行われ
る。但し、スラグは地金除去処理が可能な程度の粒径で
あればよく、したがって、スラグの性状等により比較的
粗粒状でも地金除去が可能なものについては、地金除去
可能な粒径までスラグを粉砕すればよい。また、自然粉
化等により既に粉粒化または粗粒化しているスラグにつ
いては、上記のような粉砕処理は必要ない場合もある。
地金除去処理では、不可避的に残存する地金成分を除
き、スラグ中の地金は可能な限り除去されることが好ま
しく、通常、地金除去処理後のスラグ中の地金含有率を
３重量％未満とすることが好ましい。
【００７４】通常、地金除去処理は磁気選別機等による
磁気選別（磁石によりスラグ中の地金分を除去する方
法）により行われるが、必ずしもこれに限定されるもの
ではなく、例えば、地金成分とスラグ成分との比重差を
利用した風力選別等の比重選別法を用いることもでき
る。
【００７５】そして、このような地金除去処理を経たス
ラグに対して、粒鉄などの金属鉄および／または含金属
鉄材が適量添加され、金属鉄や含金属鉄材を含む所望の
鉄分含有量のスラグが得られる。このようにして得られ
たスラグは、適量の金属鉄および／または含金属鉄材を
含んだ粉粒状および／または粗粒状のスラグであり、こ
のスラグは次工程である炭酸固化工程若しくはその予備
処理工程に送られる。スラグ中に添加する金属鉄や含金
属鉄材としては、先に述べた理由から粒鉄が最適であ
る。この粒鉄としては、スラグから回収された粒鉄だけ
でなく、それ以外で調達できる任意の粒鉄を使用でき
る。
【００７６】図３は、スラグに地金除去処理を施した
後、金属鉄や含金属鉄材を添加することなく海中沈設用
石材を製造する場合の本発明法の製造フローの一例を、
図４はその製造フローに従った製造工程の一例を示して
いる。この場合には、鉄鋼製造プロセスで発生したスラ
グは、先ず地金除去処理が施され、主要な地金分が除去
される。一般にスラグ中のスラグ成分と地金とは緻密に
絡み合った状態で混在しているため、地金除去処理はス
ラグを粉粒状または粗粒状にして行う必要があり、した
がって、通常はスラグを粉砕機等によりｍｍオーダーま
たはそれ以下の粒径（例えば、５ｍｍ以下）まで粉砕し
た後、地金除去処理が行われる。但し、スラグは地金除
去処理が可能な程度の粒径であればよく、したがって、
スラグの性状等により比較的粗粒状でも地金除去が可能
なものについては、地金除去可能な粒径までスラグを粉
砕すればよい。
【００７７】この地金除去処理では、不可避的に残存す
る地金成分を除き、スラグ中の地金は可能な限り除去さ
れることが好ましく、通常、地金除去処理後のスラグ中
の地金含有率を３重量％未満とすることが好ましい。ま
た、上述したようにスラグによっては地金除去が可能な
程度の粒径に自然粉化または粒状化した状態で搬入され
るものもあり、このようなスラグについては上記のよう
な粉砕処理は必要ない場合もある。このようなスラグの
自然粉化の原因は先に述べた通りであり、これらの原因
で既に地金除去が可能な程度の粒径まで粉化または粒状
化したスラグについては、そのまま地金除去処理を施す
ことができる。
【００７８】通常、地金除去処理は磁気選別機等による
磁気選別（磁石によりスラグ中の地金分を除去する方
法）により行われるが、必ずしもこれに限定されるもの
ではなく、例えば、地金成分とスラグ成分との比重差を
利用した風力選別等の比重選別法を用いることもでき
る。この地金除去処理によって、スラグ中の主要な地金
成分が除去される。図３において、１は粉砕機、２は磁
気選別機を示す。以上のような地金除去処理を経たスラ
グは、粉粒状および／または粗粒状のスラグであり、こ
のスラグは次工程である炭酸固化工程若しくはその予備
処理工程に送られる。
【００７９】上記のような粉粒状スラグ、粗粒状スラ
グ、小塊状スラグのうちの１種以上からなるスラグ、若
しくは地金除去処理を経た粉粒状および／または粗粒状
のスラグには、必要に応じて添加材が添加され、さらに
炭酸化反応に必要なＣａＯ、ＭｇＯがスラグ中に不足し
ている場合には必要に応じてＣａＯ、Ｃａ（ＯＨ）2、
ＭｇＯ、Ｍｇ（ＯＨ）2の中から選ばれる１種以上が添
加され、スラグと混合される。添加材としては、例えば
可溶性シリカ源となる粉粒または粗粒物（可溶性シリ
カ、含可溶性シリカ材）、鉄源となる粉粒または粗粒物
（金属鉄、含金属鉄材、酸化鉄、含酸化鉄材）、ＣａＯ
等を添加することができ、その具体例は先に述べた通り
である。
【００８０】これらのなかでも、可溶性シリカや鉄源
（金属鉄、酸化鉄）は、これらが海水中に溶出すること
により海藻類の成育に有効に作用する。また、海水中へ
の溶出性、海藻類の成育作用の点からは、鉄源の中でも
特に金属鉄や含金属鉄材が好ましい。但し、海水の貧酸
素化や鉄分の過剰供給が問題となるような海域に適用さ
れる、地金除去処理を経た粉粒状および／または粗粒状
のスラグから得られる海中沈設用石材の場合には、これ
ら金属鉄や含金属鉄材は添加されない。
【００８１】なお、添加材やＣａＯ等の添加原料とスラ
グとの混合方法は、例えば地金回収設備または地金除去
処理設備等から排出されたスラグと添加原料をホッパー
内で混合する方法、地金回収設備または地金除去処理設
備内で地金回収または地金除去処理済みのスラグに添加
原料を添加して混合する方法、ショベル等の重機により
混合する方法等、任意の方法を採ることができる。ま
た、この段階において、必要に応じてスラグの水分調整
を行うこともできる。この水分調整については、後に詳
述する。
【００８２】このようにして、必要に応じて添加材等が
添加、混合され、且つ水分調整がなされたスラグは、炭
酸固化のために山積みまたは任意の空間内に充填され
る。ここで、スラグを山積みする場合には野積みで構わ
ないが、吹き込まれる炭酸ガスが積み山全体に十分に流
れるようにし、且つスラグの飛散や雨水等による流失を
避けるため、積み山をシート等で覆うことが好ましい。
【００８３】また、スラグの山積みまたは充填には、例
えば三方を仕切壁で囲んだようなピット、四方を仕切壁
で囲んだ型枠または容器等を用いることができる。この
うちピット内にスラグを山積みまたは充填する場合に
も、上記野積みの場合と同様に、積み山または充填層を
シート等で覆うことが好ましい。また、型枠または容器
を用いる場合にも、スラグの充填層をシートで覆うか或
いは蓋体を設けることが好ましい。図２および図４は、
型枠３の内部に充填層Ａを形成した状態を示している。
【００８４】スラグの山積み量または充填量は特に限定
されず、例えば数トンないし数百トン規模の山積み量ま
たは充填量としてもよいし、或いは石材１個ないし数十
個程度に相当する山積み量または充填量としてもよく、
その量は任意である。但し、スラグの山積み量または充
填量が多くても、炭酸固化後の積み山または充填層を重
機等で砕くことにより、塊状の石材を容易に切り出すこ
とができ、しかもこのようにして破砕により切り出され
た塊状の石材は、海藻類の付着に有利な凹凸状の破面を
有する利点がある。したがって、生産性や藻場用石材や
魚礁等としての機能の面からはスラグの山積み量または
充填量はある程度多い方が好ましい。
【００８５】また、製造すべき石材の密度に応じて、ス
ラグの積み山または充填層の嵩密度（圧密度）を調整す
ることが好ましい。すなわち、海中沈設用石材は海底の
状態等に応じて密度を調整することが好ましく、例えば
海底が泥質またはヘドロ質の場合には、石材が泥やヘド
ロ内に沈み込まないように比較的低密度の石材を使用す
ることが好ましく、一方、海底が岩礁等の場合には石材
が海流に流されないようにするため比較的高密度の石材
を使用することが好ましい。また、石材のポーラス度
（空隙率）により海藻類の付着、成育の度合いや石材内
部からの有効成分の溶出性の度合いも違ってくることか
ら、石材を適用する海域の状況に応じて石材のポーラス
度を調整することが好ましい場合もある。
【００８６】本発明法により製造される石材の密度は、
スラグの積み山または充填層の嵩密度（圧密度）に依存
し、したがって、上記のような必要に応じてスラグの積
み山または充填層の締め固めの度合いを調整し、その嵩
密度を調整することにより、石材の密度を容易に調整す
ることができる。スラグの積み山または充填層の締め固
めの度合いは任意であるが、通常、嵩比重／真比重が
０．３〜０．９の範囲、すなわち積み山または充填層内
の空隙率が７０〜１０％となる程度に締め固めが行われ
る。
【００８７】スラグの積み山または充填層の締め固め
は、積み山または充填層の上部から重機で締め固める方
法や、積み山または充填層に振動を与えることにより締
め固める方法等を採用でき、これらを行う際の締め固め
の度合いを調整すことにより、積み山または充填層の嵩
密度の調整を行う。また、特に低密度の石材を製造する
場合には締め固めを行わず、スラグを山積みまたは充填
したままで炭酸固化を実施することもできる。
【００８８】締め固めの具体的な方法としては、例えば
上述したようなピット、型枠または容器内の積み山また
は充填層に対して締め固めを行う場合、ピット、型枠ま
たは容器の内側に目標とする体積を示す秤線を表示して
おき、重量の分かったスラグをそれらの内部に入れた
後、積み山または充填層の上面が上記秤線の高さになる
まで締め固めを行う。
【００８９】以上のようなスラグの積み山または充填層
の嵩比重の調整が完了した後、その積み山または充填層
に炭酸ガス存在下で炭酸化反応を生じさせ、スラグを炭
酸固化させる。具体的には、スラグの積み山または充填
層内に炭酸ガスまたは炭酸ガス含有ガスを吹き込むか、
若しくは積み山または充填層を炭酸ガスまたは炭酸ガス
含有ガス雰囲気下に置き、スラグの炭酸固化を実施す
る。
【００９０】積み山または充填層内に炭酸ガスまたは炭
酸ガス含有ガスを吹き込む方法に特別な制限はないが、
積み山または充填層の底部にガス吹き込み手段を設け、
このガス吹き込み手段を通じてガスを吹き込むことが最
も効果的である。具体的には、積み山または充填層の底
部（ピット、型枠または容器等を用いる場合には、それ
らの床部）にガス供給用の配管またはホース等を適当な
配置密度で配し、これら配管またはホースに適当なピッ
チ（例えば、３０〜３００ｍｍ×４０〜４００ｍｍピッ
チ）で設けたガス吹出孔から炭酸ガスまたは炭酸ガス含
有ガスが吹き出されるようにすることができる。
【００９１】また、積み山または充填層を炭酸ガスまた
は炭酸ガス含有ガス雰囲気中に置く方法としては、積み
山や充填層を気密性の空間（容器等を含む）内に置き、
この空間内に炭酸ガスや炭酸ガス含有ガスを任意の態様
で供給する方法等を採ることができる。使用される炭酸
ガス含有ガスとしては、例えば一貫製鉄所内で排出され
る石灰焼成工場排ガス（通常、ＣＯ2：２５％前後）や
加熱炉排ガス（通常、ＣＯ2：６．５％前後）等が好適
であるが、これらに限定されるものではない。また、炭
酸ガス含有ガス中の炭酸ガス濃度が低すぎると処理効率
が低下するという問題を生じるが、それ以外の問題は格
別ない。したがって、炭酸ガス濃度は特に限定しない
が、効率的な処理を行うには３％以上の炭酸ガス濃度と
することが好ましい。
【００９２】また、炭酸ガスまたは炭酸ガス含有ガスの
ガス吹込量にも特別な制限はなく、スラグの積み山また
は充填層が流動しない程度にガス吹き込みを行えばよい
が、一般的な目安としては０．００４〜０．５ｍ3／ｍ
ｉｎ・ｔ程度のガス吹き込み量が確保できればよい。ま
た、ガス吹き込み時間（炭酸化処理時間）にも特別な制
約はないが、目安としては炭酸ガス（ＣＯ2）の吹込量
がスラグの重量の３％以上となる時点、すなわち、ガス
量に換算すると材料１ｔ当たり１５ｍ3以上の炭酸ガス
（ＣＯ2）が供給されるまでガス吹き込みを行うことが
好ましい。
【００９３】スラグの積み山または充填層に吹き込まれ
る炭酸ガスまたは炭酸ガス含有ガスは常温でよいが、ガ
スが常温よりも高温であればそれだけ反応性が高まるた
め有利である。但し、ガスの温度が過剰に高いとＣａＣ
Ｏ3がＣａＯとＣＯ2に分解し、またＭｇＣＯ3もＭｇＯ
とＣＯ2に分解してしまうため、高温ガスを用いる場合
でもこのような分解を生じない程度の温度のガスを用い
る必要がある。
【００９４】また、スラグをＣａＯ、ＭｇＯと炭酸ガス
との反応を利用して炭酸固化させるには水分が必要であ
り、スラグの粒度等によって最適水分量は異なるが、炭
酸化処理開始直前のスラグ中の水分含有率は３〜１０％
程度の範囲とすることが適当である。これは水にＣａ
Ｏ、ＭｇＯと炭酸ガスが溶解することにより炭酸化反応
が促進されるためである。したがって、スラグは必要に
応じて最適水分量に水分調整した上で、炭酸ガス存在下
で炭酸化反応を生じさせるようにすることが好ましい。
このためスラグの含水率が低過ぎる場合には、例えば、
図１、図３の製造フローに示す混合過程等においてスラ
グに水を加え、スラグの水分含有率を高める等の水分調
整を行うことが好ましい。
【００９５】スラグの最適な含水状態（水分含有率）と
は、例えばスラグの積み山または充填層内部での水分の
存在形態を例にして言うと、各スラグ粒子の表面に薄い
水膜が形成されるとともに、隣接するスラグ粒子の水膜
どうしが一部で接している状態であって、且つ各スラグ
粒子表面の水膜面に炭酸ガスが供給されるようなガス流
路が確保された状態であると考えられる。
【００９６】使用する原料スラグの最適水分量（水分含
有率）は、例えば以下のようにして求めることができ
る。一定量の原料スラグに対して、吸水率（ＪＩＳ Ａ
１１０９またはＡ １１１０で規定される細骨材または
粗骨材の吸水率）以上の任意の量の水を加えた３水準以
上の原料スラグサンプルを用意し、この各原料スラグサ
ンプルを乾燥時の気孔率が一定になるように型枠内に充
填する。１０〜４０℃の範囲内での所定温度の炭酸ガス
を水浴等を通して加湿した後、前記型枠内の底部からス
ラグ充填層に一定の供給量と供給時間で吹込み、スラグ
を炭酸化養生して固化させる。その後、固化した各塊状
スラグ（石材ブロック）の圧縮強度を測定して、例え
ば、図５に示すような原料スラグの水分含有率と圧縮強
度との関係を求め、圧縮強度の極大値が得られた原料ス
ラグの水分含有率を当該原料スラグの最適水分含有率と
し、原料スラグの水分調整を行う。
【００９７】図５は、原料スラグの水分含有率の影響を
調べるため行った実験結果に基づく、原料スラグの水分
含有率と製造された塊状スラグ（石材）の圧縮強度との
関係を示している。この実験では、塩基度（ＣａＯ／Ｓ
ｉＯ2）が４の製鋼スラグを５ｍｍ以下に粉砕し、この
スラグに水を添加して数水準の水分含有率に調整した。
これら数水準の水分含有率のスラグをそれぞれ型枠内に
充填し、炭酸ガスを０．５Ｌ／ｍｉｎ・ｋｇの供給量で
型枠の底部からスラグ充填層に供給し、スラグを炭酸固
化させた。
【００９８】この炭酸固化により得られたサイズ１ｍ×
１ｍ×１ｍの石材ブロック（塊状スラグ）の圧縮強度を
測定した結果、図５に示すような原料スラグの水分含有
率と石材ブロックの圧縮強度との関係が得られた。この
うち原料スラグを水分含有率ａ1に調湿して得られた石
材ブロックは最も高い圧縮強度を持つが、原料スラグを
水分含有率ａ2に調湿して得られた石材ブロックは、脱
枠後にバケットで掴んで移動しようとしたところ、比較
的簡単に崩壊した。
【００９９】また、スラグの積み山または充填層内に炭
酸ガスまたは炭酸ガス含有ガスを供給するに当たって
は、炭酸ガスまたは炭酸ガス含有ガスを一旦水中に吹き
込んでＨ2Ｏを飽和させた後、積み山または充填層に吹
き込むようにすることにより、スラグの乾燥を防止して
炭酸化反応を促進させることができる。
【０１００】以上のようにしてスラグの積み山または充
填層内に炭酸ガスまたは炭酸ガス含有ガスを供給するこ
とにより、先に述べたようなＣａＯ（またはＣａ（Ｏ
Ｈ）2）、ＭｇＯ（またはＭｇ（ＯＨ）2）と炭酸ガスと
の反応によってＣａＣＯ3、ＭｇＣＯ3が生成し、このＣ
ａＣＯ3またはＣａＣＯ3とＭｇＣＯ3がバインダーとな
ってスラグ粒子（添加材が混合されている場合には、ス
ラグ粒子および添加材粒子）が固結する。
【０１０１】このような炭酸固化完了後、必要に応じて
重機等により積み山または充填層を適当な大きさに砕
き、塊状の海中沈設用石材が切り出される。したがっ
て、この切り出す際の大きさにより、任意の大きさの石
材を得ることができる。通常、塊状の石材は８０〜１５
００ｍｍの大きさに切り出される。また、この切り出し
時の破砕により、石材に海藻類の付着し易い凹凸のある
破面が生じる。なお、本発明法では充填層の容積を十分
に小さくすることで、上記のような切り出しを行うこと
なくそのまま石材として利用することもできる。
【０１０２】このような本発明の製造法には、以下のよ
うな利点がある。 スラグを積み山または充填層とした状態で炭酸固化
を行うため、積み山または充填層の締め固めの度合いを
調整してその嵩比重を調整することにより、海中沈設用
石材の密度の調整を簡単に行うことができる。先に述べ
たように、海中沈設用石材は海底や海流の状況等に応じ
て密度やポーラス度を適宜調整することが好ましく、こ
のような調整を任意にしかも極く簡単に行うことができ
ることは、海中沈設用石材の製造法として大きな利点で
ある。従来技術として造粒ペレット等を炭酸固化させる
技術が知られているが、このような造粒方式では非処理
材の密度を幅広い範囲で調整することは困難である。
【０１０３】 本発明法はスラグを積み山または充填
層とした状態で炭酸固化を行い、炭酸固化完了後、積み
山または充填層を適当な大きさに砕いて所望の大きさの
塊状石材を切り出し、或いは充填層をそのまま塊状石材
として利用するものであるため、切り出される石材の大
きさや充填層の大きさを適宜選択することにより、任意
の大きさ（例えば、８０〜１５００ｍｍ）の石材を得る
ことができ、藻場用石材や魚礁等として特に好ましい大
塊の石材も容易に得ることができる。上述した造粒ペレ
ット等を炭酸固化させる従来技術では、得られる塊状物
の大きさはせいぜい３０〜５０ｍｍ程度が限度であり、
しかも、不可避的にサイズの小さい塊状物も生じてしま
う。したがって、本発明法のように大塊の石材が得られ
ることは海中沈設用石材の製造法として大きな利点であ
る。
【０１０４】 炭酸固化後、スラグの積み山または充
填層を重機等により砕き、塊状の石材を切り出する方法
を採ることにより、海藻類の付着し易い凹凸のある表面
（破面）を有する塊状石材を得ることができる。
【０１０５】本発明の海中沈設用石材は、上述したよう
に藻場用石材、築磯用石材、魚礁等を目的として使用し
た場合にその優れた特性を発揮できるものであるが、そ
のような目的以外に、例えば海底マウンド用石材、海底
の底質改善または浄化のための石材等、種々の目的で使
用できることは言うまでもなく、また、このような目的
で使用された場合でも海藻類の成育等の面で先に述べた
ような優れた効果を発揮する。
【０１０６】
【実施例】
［実施例１］スラグ粒子の最大粒度が約３０ｍｍで、且
つ粒度５ｍｍ以下のスラグ粒子の割合が約７０重量％で
ある粒度分布をもつ転炉スラグ粉（地金回収して生じ
た、小塊状スラグを含むスラグ、鉄分含有率：１２重量
％）を、幅４ｍ×奥行６ｍのピット内に高さ１．５ｍに
山積みして適度に締め固めた後、ピットを密閉し、炭酸
ガスを供給量５０Ｎｍ3／ｈｒの割合で３日間吹込み、
スラグを炭酸固化させた。この炭酸固化したスラグを重
機により砕いて分割し、藻場用石材としてサイズが略
１．０ｍ〜１．５ｍの塊状石材を得た。
【０１０７】比較例として、１．５ｍ×１．５ｍ×１．
５ｍのサイズの型枠内にモルタルを流し込み、硬化後の
コンクリートブロックをブレーカー（削岩機）により２
分割し、破砕面を有する藻場用石材を得た。天然藻場の
近くの水深４ｍの海底を試験的な藻場造成場所に選定
し、上記本発明例の石材１５個と比較例の石材２０個
を、それぞれ直径約１０ｍの範囲に沈設した。なお、比
較例の石材はその破砕面を上面にして沈設した。この石
材沈設の時期としては、海中の沈降物が海藻類の胞子等
の付着前に石材表面を覆ってしまわないようにするた
め、天然藻場の海藻類から胞子が放出される直前の時期
を選んだ。
【０１０８】この石材沈設場所を約１年後に調査した結
果、いずれの石材にも海藻類が着生し、生育しているこ
とが確認されたが、坪刈調査により海藻類の生育量を調
べた結果、比較例の石材では湿重量：９５６ｇ／ｍ2、
本発明例の石材では湿重量：１１２１ｇ／ｍ2であり、
本発明例の石材の方が海藻類の着生率、生育性が良好で
あることが確認された。
【０１０９】［実施例２］粒度３ｍｍ以下の転炉スラグ
粉（地金除去処理を経たスラグ粉、鉄分含有率：２ｗｔ
％）を幅４ｍ×奥行６ｍのピット内に高さ１．５ｍに山
積みして適度に締め固めた後、ピットを密閉し、炭酸ガ
スを供給量５０Ｎｍ3／ｈｒの割合で３日間吹込み、ス
ラグを炭酸固化させた。この炭酸固化したスラグを重機
により砕いて分割し、藻場用石材としてサイズが略１．
０ｍ〜１．５ｍの塊状石材を得た。
【０１１０】比較例として、１．５ｍ×１．５ｍ×１．
５ｍのサイズの型枠内にモルタルを流し込み、硬化後の
コンクリートブロックをブレーカー（削岩機）により２
分割し、破砕面を有する藻場用石材を得た。天然藻場の
近くの水深４ｍの海底を試験的な藻場造成場所に選定
し、上記本発明例の石材１５個と比較例の石材２０個
を、それぞれ直径約１０ｍの範囲に沈設した。なお、比
較例の石材はその破砕面を上面にして沈設した。この石
材沈設の時期としては、海中の沈降物が海藻類の胞子等
の付着前に石材表面を覆ってしまわないようにするた
め、天然藻場の海藻類から胞子が放出される直前の時期
を選んだ。
【０１１１】この石材沈設場所を約１年後に調査した結
果、いずれの石材にも海藻類が着生し、生育しているこ
とが確認されたが、坪刈調査により海藻類の生育量を調
べた結果、比較例の石材では湿重量：５７９ｇ／ｍ2、
本発明例の石材では湿重量：６９５ｇ／ｍ2であり、本
発明例の石材の方が海藻類の着生率、生育性が良好であ
ることが確認された。
【０１１２】
【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、海水
のｐＨの上昇を招くことがなく、しかも藻場用石材、築
磯用石材或いは魚礁等として使用した場合に海藻類の成
育等の面でも優れた機能を発揮することができ、加えて
大きさや密度を容易に調整可能な海中沈設用石材を提供
することができる。また、地金除去処理を経た原料スラ
グを用いた本発明の海中沈設用石材によれば、上記の効
果に加えて、鉄分の酸化による海水の貧酸素化や海水中
への鉄分の過剰供給を抑制する必要がある海域におい
て、鉄分の酸化による海水の貧酸素化や海水中への鉄分
の過剰供給を効果的に抑制することができる。
【０１１３】また特に、本発明の製造方法によれば、ス
ラグを積み山または充填層とした状態で炭酸固化を行う
ため、積み山または充填層の締め固めの度合いの調整、
炭酸固化後に切り出す石材の大きさや充填層の大きさ等
を適宜選択することにより、任意の密度と大きさの海中
沈設用石材を簡単且つ低コストに製造することができ
る。
【０１１４】また、スラグの中には冷却時に生成するγ
−ダイカルシウムシリケートの変態膨張や、遊離ＣａＯ
の水和により生じる膨張等により粉化する性質を持つも
のがあり、従来、このような粉化スラグは一部がセメン
ト原料等として利用される以外は利材化の途がなく、大
部分が廃棄されていたものであるが、本発明ではこのよ
うな粉化スラグについても原料として利用でき、さらに
組成上の制約からセメント原料等として利用するのに難
があり、有効利用が難しかったスラグ（例えば、脱燐ス
ラグや脱珪スラグ等）についても原料として利用できる
ことから、鉄鋼製造プロセスで発生するスラグの有効利
用という面でも非常に有用な発明である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の製造フローの一例を示す説明図
【図２】図１の製造フローに従った本発明の製造工程の
具体例を示す説明図
【図３】本発明の製造フローの他の例を示す説明図
【図４】図３の製造フローに従った本発明の製造工程の
具体例を示す説明図
【図５】原料スラグの水分含有率と製造される石材の圧
縮強度との関係を概略的に示すグラフ
【符号の説明】
１…粉砕機、２…磁気選別機、３…型枠、Ａ…充填層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ Ｃ０４Ｂ 40/02 Ｃ０４Ｂ 40/02 (72)発明者 福原 実 岡山県岡山市理大町１−１ 岡山理科大 学内 (56)参考文献 特開 昭54−54892（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−211816（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−59310（ＪＰ，Ａ) 特開 昭54−162719（ＪＰ，Ａ) 特公 昭56−38549（ＪＰ，Ｂ２) 特公 昭56−36147（ＪＰ，Ｂ２) 特公 昭55−43421（ＪＰ，Ｂ２) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) A01K 61/00 311 A01K 61/00 313 C04B 5/00 C04B 7/147 C04B 28/08 C04B 40/02

Claims (30)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 鉄鋼製造プロセスで発生したスラグを主
    原料とする海中沈設用石材であって、前記スラグが粉粒
    状スラグ、粗粒状スラグ、小塊状スラグのうちの１種以
    上からなり、該スラグを炭酸化反応で生成させたＣａＣ
    Ｏ3をバインダーとして固結させ、塊状化したことを特
    徴とする海中沈設用石材。
  2. 【請求項２】 鉄鋼製造プロセスで発生したスラグを主
    原料とする海中沈設用石材であって、前記スラグが粉粒
    状スラグ、粗粒状スラグ、小塊状スラグのうちの１種以
    上からなり、該スラグを炭酸化反応で生成させたＣａＣ
    Ｏ3およびＭｇＣＯ3（但し、ＭｇＣＯ3が水和物、水酸
    化物塩または複塩として存在する場合を含む）をバイン
    ダーとして固結させ、塊状化したことを特徴とする海中
    沈設用石材。
  3. 【請求項３】 鉄鋼製造プロセスで発生したスラグと粉
    粒状および／または粗粒状の添加材とを主原料とする海
    中沈設用石材であって、前記スラグが粉粒状スラグ、粗
    粒状スラグ、小塊状スラグのうちの１種以上からなり、
    該スラグと前記添加材との混合物を炭酸化反応で生成さ
    せたＣａＣＯ3をバインダーとして固結させ、塊状化し
    たことを特徴とする海中沈設用石材。
  4. 【請求項４】 鉄鋼製造プロセスで発生したスラグと粉
    粒状および／または粗粒状の添加材とを主原料とする海
    中沈設用石材であって、前記スラグが粉粒状スラグ、粗
    粒状スラグ、小塊状スラグのうちの１種以上からなり、
    該スラグと前記添加材との混合物を炭酸化反応で生成さ
    せたＣａＣＯ3およびＭｇＣＯ3（但し、ＭｇＣＯ3が水
    和物、水酸化物塩または複塩として存在する場合を含
    む）をバインダーとして固結させ、塊状化したことを特
    徴とする海中沈設用石材。
  5. 【請求項５】 スラグの少なくとも一部が高炉水砕スラ
    グであることを特徴とする請求項１、２、３または４に
    記載の海中沈設用石材。
  6. 【請求項６】 スラグが地金除去処理を経た粉粒状およ
    び／または粗粒状のスラグからなることを特徴とする請
    求項１、２、３、４または５に記載の海中沈設用石材。
  7. 【請求項７】 鉄鋼製造プロセスで発生したスラグと粉
    粒状および／または粗粒状の添加材とを主原料とする海
    中沈設用石材であって、添加材の少なくとも一部が金属
    鉄、含金属鉄材、酸化鉄、含酸化鉄材の中から選ばれる
    １種以上であることを特徴とする請求項３、４または５
    に記載の海中沈設用石材。
  8. 【請求項８】 鉄鋼製造プロセスで発生したスラグと粉
    粒状および／または粗粒状の添加材とを主原料とする海
    中沈設用石材であって、スラグが地金除去処理を経た粉
    粒状および／または粗粒状のスラグからなり、添加材の
    少なくとも一部が金属鉄および／または含金属鉄材であ
    ることを特徴とする請求項３、４または５に記載の海中
    沈設用石材。
  9. 【請求項９】 鉄鋼製造プロセスで発生したスラグと粉
    粒状および／または粗粒状の添加材とを主原料とする海
    中沈設用石材であって、添加材の少なくとも一部が酸化
    鉄および／または含酸化鉄材であることを特徴とする請
    求項６に記載の海中沈設用石材。
  10. 【請求項１０】 含金属鉄材および／または含酸化鉄材
    が含鉄ダストおよび／またはミルスケールであることを
    特徴とする請求項７または９に記載の海中沈設用石材。
  11. 【請求項１１】 鉄鋼製造プロセスで発生したスラグと
    粉粒状および／または粗粒状の添加材とを主原料とする
    海中沈設用石材であって、添加材の少なくとも一部が可
    溶性シリカおよび／または含可溶性シリカ材であること
    を特徴とする請求項３、４、５、６、７、８、９または
    １０に記載の海中沈設用石材。
  12. 【請求項１２】 含可溶性シリカ材がフライアッシュお
    よび／またはクリンカーアッシュであることを特徴とす
    る請求項１１に記載の海中沈設用石材。
  13. 【請求項１３】 鉄鋼製造プロセスで発生したスラグと
    粉粒状および／または粗粒状の添加材とを主原料とする
    海中沈設用石材であって、添加材の少なくとも一部がＣ
    ａＯであることを特徴とする請求項３、４、５、６、
    ７、８、９、１０、１１または１２に記載の海中沈設用
    石材。
  14. 【請求項１４】 空隙率が１０〜７０％であることを特
    徴とする請求項１、２、３、４、５、６、７、８、９、
    １０、１１、１２または１３に記載の海中沈設用石材。
  15. 【請求項１５】 鉄鋼製造プロセスで発生したスラグを
    主原料とする海中沈設用石材の製造方法であって、粉粒
    状スラグ、粗粒状スラグ、小塊状スラグのうちの１種以
    上からなるスラグに必要に応じてＣａＯ、Ｃａ（ＯＨ）
    2、ＭｇＯ、Ｍｇ（ＯＨ）2の中から選ばれる１種以上を
    混合した後、該スラグによる積み山または任意の空間内
    での充填層を形成し、該積み山または充填層に炭酸ガス
    存在下で炭酸化反応を生じさせることにより前記粉粒状
    スラグ、粗粒状スラグ、小塊状スラグのうちの１種以上
    からなるスラグを固結させ、スラグが塊状化した石材を
    得ることを特徴とする海中沈設用石材の製造方法。
  16. 【請求項１６】 鉄鋼製造プロセスで発生したスラグと
    粉粒状および／または粗粒状の添加材を主原料とする海
    中沈設用石材の製造方法であって、粉粒状スラグ、粗粒
    状スラグ、小塊状スラグのうちの１種以上からなるスラ
    グに粉粒状および／または粗粒状の添加材と、さらに必
    要に応じてＣａＯ、Ｃａ（ＯＨ）2、ＭｇＯ、Ｍｇ（Ｏ
    Ｈ）2の中から選ばれる１種以上を混合した後、該スラ
    グによる積み山または任意の空間内での充填層を形成
    し、該積み山または充填層に炭酸ガス存在下で炭酸化反
    応を生じさせることにより前記粉粒状スラグ、粗粒状ス
    ラグ、小塊状スラグのうちの１種以上からなるスラグお
    よび前記粉粒状および／または粗粒状の添加材を固結さ
    せ、スラグおよび添加材が塊状化した石材を得ることを
    特徴とする海中沈設用石材の製造方法。
  17. 【請求項１７】 スラグの積み山若しくは充填層に炭酸
    ガス若しくは炭酸ガス含有ガスを吹き込むか、または積
    み山若しくは充填層を炭酸ガス若しくは炭酸ガス含有ガ
    ス雰囲気下に置くことを特徴とする請求項１５または１
    ６に記載の海中沈設用石材の製造方法。
  18. 【請求項１８】 スラグの少なくとも一部が高炉水砕ス
    ラグであることを特徴とする請求項１５、１６または１
    ７に記載の海中沈設用石材の製造方法。
  19. 【請求項１９】 スラグとして、地金除去処理を経た粉
    粒状および／または粗粒状のスラグを用いることを特徴
    とする請求項１５、１６、１７または１８に記載の海中
    沈設用石材の製造方法。
  20. 【請求項２０】 鉄鋼製造プロセスで発生したスラグと
    粉粒状および／または粗粒状の添加材を主原料とする海
    中沈設用石材の製造方法であって、添加材の少なくとも
    一部が金属鉄、含金属鉄材、酸化鉄、含酸化鉄材の中か
    ら選ばれる１種以上であることを特徴とする請求項１
    ６、１７または１８に記載の海中沈設用石材の製造方
    法。
  21. 【請求項２１】 鉄鋼製造プロセスで発生したスラグと
    粉粒状および／または粗粒状の添加材を主原料とする海
    中沈設用石材の製造方法であって、スラグとして地金除
    去処理を経た粉粒状および／または粗粒状のスラグを用
    い、添加材の少なくとも一部が金属鉄および／または含
    金属鉄材であることを特徴とする請求項１６、１７また
    は１８に記載の海中沈設用石材の製造方法。
  22. 【請求項２２】 鉄鋼製造プロセスで発生したスラグと
    粉粒状および／または粗粒状の添加材を主原料とする海
    中沈設用石材の製造方法であって、添加材の少なくとも
    一部が酸化鉄および／または含酸化鉄材であることを特
    徴とする請求項１９に記載の海中沈設用石材の製造方
    法。
  23. 【請求項２３】 含金属鉄材および／または含酸化鉄材
    が含鉄ダストおよび／またはミルスケールであることを
    特徴とする請求項２０または２２に記載の海中沈設用石
    材の製造方法。
  24. 【請求項２４】 鉄鋼製造プロセスで発生したスラグと
    粉粒状および／または粗粒状の添加材を主原料とする海
    中沈設用石材の製造方法であって、添加材の少なくとも
    一部が可溶性シリカおよび／または含可溶性シリカ材で
    あることを特徴とする請求項１６、１７、１８、１９、
    ２０、２１、２２または２３に記載の海中沈設用石材の
    製造方法。
  25. 【請求項２５】 含可溶性シリカ材がフライアッシュお
    よび／またはクリンカーアッシュであることを特徴とす
    る請求項２４に記載の海中沈設用石材の製造方法。
  26. 【請求項２６】 鉄鋼製造プロセスで発生したスラグと
    粉粒状および／または粗粒状の添加材を主原料とする海
    中沈設用石材の製造方法であって、添加材の少なくとも
    一部がＣａＯであることを特徴とする請求項１６、１
    ７、１８、１９、２０、２１、２２、２３、２４または
    ２５に記載の海中沈設用石材の製造方法。
  27. 【請求項２７】 スラグの積み山または充填層の嵩比重
    ／真比重を０．３〜０．９の範囲とすることを特徴とす
    る請求項１５、１６、１７、１８、１９、２０、２１、
    ２２、２３、２４、２５または２６に記載の海中沈設用
    石材の製造方法。
  28. 【請求項２８】 炭酸ガスまたは炭酸ガス含有ガスを水
    中に通すことでＨ2Ｏを飽和させ、しかる後、スラグの
    積み山または充填層に炭酸化処理のために供給すること
    を特徴とする請求項１５、１６、１７、１８、１９、２
    ０、２１、２２、２３、２４、２５、２６または２７に
    記載の海中沈設用石材の製造方法。
  29. 【請求項２９】 固結した積み山または充填層を所望の
    大きさの塊状物に破砕し、該破砕による破面を有する塊
    状石材を得ることを特徴とする請求項１５、１６、１
    ７、１８、１９、２０、２１、２２、２３、２４、２
    ５、２６、２７または２８に記載の海中沈設用石材の製
    造方法。
  30. 【請求項３０】 スラグを最適水分含有率に水分調整し
    た上で、該スラグの積み山または充填層に炭酸ガス存在
    下で炭酸化反応を生じさせることを特徴とする請求項１
    ５、１６、１７、１８、１９、２０、２１、２２、２
    ３、２４、２５、２６、２７、２８または２９に記載の
    海中沈設用石材の製造方法。
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