減少排出的二氧化碳氣的方法

2023-05-04 23:21:41

專利名稱：減少排出的二氧化碳氣的方法
技術領域：
本發明涉及降低工業生產過程中產生的排放氣體中的CO2濃度、減少CO2向大氣中的排放量的方法。本發明還涉及藻場、漁礁和河床等用的沉設在水中的石材及其它們的製造方法，以及建造藻場的方法。上述所謂的「藻場」是指在海底養殖海藻類(藻類、海草等)的群落。
背景技術：
近年來從防止地球暖化的觀點來看，呼籲在全球範圍內要減少CO2的生成量，1997年12月在京都召開的防止地球暖化會議，在會議上通過了關於減少排放氣體的議定書。在此議定書中規定在2010年所有工業先進國家產生溫室效應的氣體(CO2、CH4、N2O等)的排放量至少要比1990年的水平減少5％，因此我國承擔了把氣體排放量減少6％的義務。
按對地球暖化的溫室效應氣體種類的貢獻，CO2的影響程度佔64％，主要是使用化石燃料排放的。在我國於社會、經濟活動產生的溫室效應氣體95％是CO2，並且認為其中90％以上是伴隨能量的使用產生的。因此作為防止地球暖化對策，要以抑制伴隨能量使用產生的CO2的排放為中心。
關於抑制伴隨能量使用產生的CO2的排放，例如佔我國最終能量消耗約11％的鋼鐵業，制定了面向2010年的自主行動計劃，在此計劃中提出在2010年的生產過程能量消耗量比1990年減少10％。此外作為其具體的匹配策略，提出除減少能量使用外，把廢塑料作為還原劑向高爐噴吹，和在未利用能量的近鄰地區的正確使用、利用製品和副產品的社會對節能的貢獻等。
可是在現代高度工業化的社會中，抑制能量的使用是與減少CO2排放相關聯，但抑制能量使用是有限度的，僅僅用抑制能量的使用要達到減少CO2的排放目的未必容易。
因此為了要達到抑制CO2排放的目的，在減少CO2的生成量的同時要去除生成的氣體(排放的氣體)中的CO2，認為從兩方面入手是必要的。可是一直以來不掌握工業規模的、而且能有效去除排放氣體中CO2的方法。
說到技術背景的話，以前為尋求有效利用鋼鐵生產過程中產生的爐渣，嘗試把爐渣作為藻場用石材和漁礁等沉放在海中的材料來利用。
把爐渣作為以上材料利用的情況下，認為主要形式是把塊狀的爐渣直接作為藻場等用的石材的方法，以及作為混凝土漁礁等的骨料來利用的方法。可是這些方法存在以下問題。
首先在前一種方法中，在爐渣中含的Ca部分溶到海水中，擔心會使周圍海水的pH值升高。此外，鋼鐵生產過程中得到的原始狀態的塊狀爐渣，從其表面的性狀等來看，與混凝土製品相比適於作藻場等用的石材，可是塊狀爐渣作為藻場等用的石材僅具有與天然石材相同的功能(海藻類的附著性、養殖性)，而不是具有能促進海藻類養殖的特殊功能的石材。
此外，鋼鐵生產過程中產生的爐渣含有大量鐵塊(粒狀鐵)等鐵的成分，所以一般要把爐渣破碎成一定程度的尺寸，回收含在爐渣中的鐵再返回到鋼鐵生產過程中。可是作為藻場等用的石材的爐渣需要有一定的尺寸，為回收鐵塊進行破碎處理的爐渣幾乎不能使用。為此把塊狀爐渣作為藻場等用的石材使用時，幾乎不可能回收作為鋼鐵材料有使用價值的鐵塊。
另一方面把上述含鐵塊多的塊狀爐渣原封不動地沉入海中作為藻場等用的石材使用時，在使用的海域會因爐渣中鐵的氧化而導致周圍海水貧氧，再有由於鐵的溶解有時會向海水中提供過量的鐵的成分。為了要避免這樣的問題，必須充分去除爐渣中的鐵塊，但一般爐渣成分和鐵塊是相互交織混合在一起的，所以要充分去除鐵塊必須把爐渣破碎得比上述回收鐵塊時更細，而被破碎得這樣細的爐渣完全不能作為沉設海中的藻場等用的材料使用。
此外，後一種方法由於是把爐渣作為混凝土預製塊的骨料使用，所以不容易產生把塊狀爐渣原封不動沉入海中時的問題，可是用此方法得到的材料是表面為水泥砂漿的混凝土製品，所以作為藻場等來使用認為連塊狀爐渣的性狀(例如凹凸狀的表面性狀等)也不能有效的利用，也就不能期望它能達到那樣的性能。
近年來對河流的自然環境，包括魚類和甲殼類等生物的生存環境，進行整治和改善的機會正在增加，作為其中的一環，例如嘗試把河床修復成有利於水中生物(魚類、甲殼類、水生昆蟲等)和水生植物(藻類、水草等)的生存和繁殖。在河流中被稱為所謂的生命空間(群落生境)的生物生存、休息空間，大多是由河床的石頭造成的，因此一般可以說因石頭等造成的凹凸多的河床是水中生物容易生存的環境。例如在河流中水下的或露出水面的大塊石頭之間的比較大的空間，以及河床中鋪墊的小石頭之間的小空間，對水中生物而言都是重要的生命空間。河床的石頭也是藻類等水生植物繁殖的場所，為了使水生植物繁殖有石頭也是重要的。
因此作為整治和改善河流的自然環境的一環，在改建河床等時，在河床上以適當的形式沉放或鋪墊石材(例如大塊石材的觀賞石、向河床中沉放鋪墊的中塊和小塊石材等)，整治成有利於魚類等水中生物和水生植物生存和繁殖的環境，已經成為有效的手段。可是這樣改建河床需要大量的石材，要在其他地方籌措需用的自然石材，又會擔心引起新的毀壞自然的問題，此外自然石材本身並不便宜，施工成本會增加。
近年來，作為一種力圖有效利用鋼鐵生產過程中產生的爐渣的途徑，試圖利用爐渣做沉放在海中的漁礁的材料。因此也可以考慮把這種鋼鐵生產過程中產生的爐渣用作沉放在河流中的石材。
把爐渣作為沉放在河流中的石材來使用時，主要的形式是直接把塊狀爐渣作為沉放的石材來利用的方法，以及用爐渣來作混凝土預製塊的骨料的方法。
可是這些方法中存在以下問題。
在第一種方法中，爐渣中所含的Ca成分溶解到水中，擔心會使河流中水的pH值升高。此外由於鋼鐵生產過程中產生的爐渣含有大量鐵塊(顆粒狀鐵)，塊狀爐渣直接沉入水中使用時顆粒狀的鐵要氧化，擔心會導致水域周圍的河水貧氧。為了避免發生這樣的問題必須充分去除爐渣中的鐵塊，但一般爐渣和鐵塊是相互交織地混合在一起的，所以要充分去除鐵塊必須把爐渣破碎得很細，被破碎得這樣細的爐渣又不能用作沉放在河流中用的石材。
後一種方法中，把爐渣作為混凝土預製塊的骨料使用時，由於基本上是混凝土製品，作為沉放在河流中的石材使用的話，不能有效地利用預想的爐渣的性狀(例如凹凸狀的表面性狀等)。再有，由於混凝土的pH值高(一般pH值為12～12.5左右)，也會擔心出現周圍河水的pH值升高，或產生延緩藻類繁殖的問題。
近年來，認識到在河流上修建的水壩和堰堤等中要設置魚類向上、下遊移動和逆流而上的魚道，為此各地也在進行水壩和堰堤等的改造。魚道是水壩和堰堤的一部分形成能讓魚類移動的水流形成的水路(一般為具有2～5m左右寬的水路)，已經知道的有傾斜式、階梯式等方式。以前一般魚道是把水壩和堰堤等的一部分切開的，用混凝土牆圍起來的水路。
以前這種魚道在水的流速、底部的傾斜、臺階的高差等方面沒有什麼特殊的、成為限制魚類移動障礙的問題。可是由於混凝土製的魚道底部是平滑的，藻類等水生植物不易繁殖，對用爪等鉤在河床(石頭等突起的表面和水生植物)上爬行，或在水流快的地方用爪等鉤住河床移動的水中生物(例如甲殼類和水生昆蟲等)存在有移動困難的問題。對於這樣的問題，有的採用發泡混凝土製造魚道，在魚道的底部形成微細凹凸的方法，這樣的魚道施工成本高，實用性差。但不管怎麼做混凝土的pH值都高，對於沿河床移動的水中生物不希望是混凝土製的魚道。
可以說藻場是沿海區域生產海中動植物的場所，作為有用的魚類、介類和海藻類的生活場所、魚類和介類的產卵場所、幼魚的發育場所和飼料場所等不可缺少的場所。最近也關注著藻場淨化水質的作用，海藻吸取海水中的氮和磷，或通過食物鏈被其他生物吸取而被去除，以及藻場內懸浮物質從水中沉澱去除等。
可是近年來受沿岸的填埋和海水的汙染等影響，藻場不斷急速消失和衰退，特別是最近在很多的沿海海域出現被稱為「紅潮」的現象，成為很大的問題。為此正在尋求儘快確立建造藻場的方法，以恢復藻場。
以前採用的建造藻場方法從大的方面分有兩種方法。
(1)在想建造藻場的地方設立養植海藻類的基巖(主要是天然石材和混凝土預製塊等石材)，把海藻類的種苗和母藻移植到此基巖上，對海藻類的發育進行必要的管理。
(2)在具有海藻容易生長環境的地方，也就是說選定在水深、水質、海流等環境方面適合做藻場，而且從現有藻場中海藻類的胞子等能到達的範圍內的地方，設置基巖，用自然養植的方法(也就是說基本上不進行種苗等的移植和對它們的發育管理)建造藻場。
可是這些方法中，方法(1)具有選擇範圍寬的優點，建造藻場基本上全是人為進行的，而且要根據藻場建造地點的環境，必須對移植的種苗的成活和發育進行充分的管理，為此要花費大量的勞力和費用，不適合大規模建造藻場。
另一方面，方法(2)除設置基巖外，由於是用自然養植來建造藻場的方法，與方法(1)相比具有勞力和成本都要減少很多的優點，但由於建造藻場的地方有限，所以缺乏普遍性。根據一個報告介紹，在沒有自然形成藻場的地方要用方法(2)在適當的期間內建造藻場，考慮到從現有的藻場能使海藻類的胞子和種子到達的範圍，最好選定在現有藻場100m以內的地方。因此認為用此方法在所謂的紅潮周圍海域全部藻場消失的地方建造藻場是困難的。
技術方案因此鑑於這樣的現狀，本發明的第1個目的是提供一種能有效吸收和去除工業過程產生的排放氣體中的CO2，減少CO2向大氣中的排放量的方法。
本發明人找到能夠在工業規模的，而且有效的吸收和去除排放氣體中CO2的方法，對CO2的吸收材料和使用方法進行了詳細的研究，結果發現爐渣和混凝土等這樣的含CaO的固體顆粒集合體，作為CO2的吸收材料是最適宜的，通過把含有CO2的排放氣體吹入並與這樣的固體顆粒集合體接觸，並且特別希望吹入的排放氣體與含有適當水分(更希望附著在固體顆粒表面的水)的固體顆粒接觸，使CO2變成CaCO3，固定在固體顆粒上，能有效吸收和去除CO2。
本發明以這樣的認識為基礎，其特徵如下。
減少排放的二氧化碳氣的方法，其特徵為把含CO2的排放氣體吹入含有CaO和/或Ca(OH)2的固體顆粒集合體，使它與固體顆粒集合體相接觸，把排放氣體中CO2變成CaCO3固定在固體顆粒上，從而使排放氣體中的CO2濃度降低。
減少排放的二氧化碳氣的方法，其特徵為在上述[1]的方法中，與含CO2的排放氣體接觸的主要的固體顆粒含有水。
減少排放的二氧化碳氣的方法，其特徵為在上述[2]的方法中，與含CO2的排放氣體接觸的主要的固體顆粒表面有附著水。
減少排放的二氧化碳氣的方法，其特徵為在上述[2]或[3]的方法中，與含CO2的排放氣體接觸的固體顆粒集合體的含水率為3～20％。
減少排放的二氧化碳氣的方法，其特徵為在上述[1]～[4]的任一種方法中，固體顆粒的粒度基本上在5mm以下。
減少排放的二氧化碳氣的方法，其特徵為在上述[1]～[5]的任一種方法中，使為了與固體顆粒集合體接觸而吹入空間內的含CO2排放氣體的溫度，低於此空間內的水沸點。
減少排放的二氧化碳氣的方法，其特徵為在上述[1]～[6]的任一種方法中，使含CO2排放氣體和固體顆粒集合體接觸的空間內溫度保持在水沸點以下。
減少排放的二氧化碳氣的方法，其特徵為在上述[1]～[7]的任一種方法中，在使含CO2排放氣體和固體顆粒集合體接觸的空間內，要把與含CO2排放氣體接觸的固體顆粒集合體的溫度保持在水沸點以下。
減少排放的二氧化碳氣的方法，其特徵為在上述[1]～[8]的任一種方法中，使被加壓的排放氣體與固體顆粒集合體接觸。
減少排放的二氧化碳氣的方法，其特徵為在上述[1]～[9]的任一種方法中，使排放氣體水飽和後與固體顆粒集合體接觸。
在本發明中固體顆粒中含有的CaO、Ca(OH)2至少是作為固體顆粒組成的一部分就可以，因此也包括作為礦物的CaO、Ca(OH)2之外的2CaO·SiO2、3CaO·SiO2、玻璃等，作為組成的一部分存在於固體顆粒中的物質。
本發明的第2個目的是提供一種不會導致海水和河水的pH值升高，並具有對藻類生長和魚類、介類繁殖有利的沉放水中用的石材以及它的製造方法，和利用這種石材建造藻場的方法。
為了達到上述目的，本發明提供利用以下工序組成的方法製造的沉放水中用的石材準備鋼鐵生產過程中產生的粒狀爐渣組成的混合物；及對該混合物進行碳酸化處理，生成碳酸鹽，用生成的碳酸鹽作為粘合劑使上述混合物塊狀化。
用此方法製造的沉放水中的石材既可用於沉放海中用的石材，也可用於沉放在河流等淡水中用的石材。
粒狀爐料既可以是從由粉粒狀爐渣、粗粒狀爐渣、小塊狀爐渣組成的一堆中選出至少一種爐料，也可以用經過去除鐵塊處理的粉粒狀或粗粒狀的爐渣。
本發明提供由以下工序組成的沉放水中用的石材的製造方法由鋼鐵生產過程產生的粒狀爐渣組成的混合物的準備工序；用此混合物形成填充層的工序；及用二氧化碳與填充層的混合物作用使其發生碳酸化反應，使此混合物塊狀化的工序。
形成填充層的工序可以用混合物堆積形成。
本發明提供由以下工序組成的藻場建造方法把重物組成的材料臨時沉放在現有藻場，使海藻類在此材料的表面著生和發育的工序；把此材料取出作為種材移植到要建造藻場的地方的工序；在此種材的周圍配置使海藻類著生所需的其他的材料，使該種材上的海藻類在其他材料上增殖的工序。
上述工序是建造藻場方法的一個例子，不採用此方法也可以。
附圖的簡要說明

圖1為推斷排放氣體中的CO2在固體顆粒表面被吸收和固定機理的示意圖。
圖2為說明採用固體顆粒集合體流動層的本發明方法的一個實施形式的圖示。
圖3為說明採用迴轉窯的本發明方法的一個實施形式的圖示。
圖4為說明本發明方法把含CO2的排放氣體按一個方向吹入固體顆粒集合體填充層的一個實施形式的圖示。
圖5為說明本發明沉放海中用石材製造方法的圖示。
圖6為說明圖5製造方法具體例子的圖示。
圖7為說明本發明的其他沉放海中用石材製造方法的圖示。
圖8為說明圖7製造方法具體例子的圖示。
圖9為說明本發明用沉放河中的石材做成人造魚道的結構、在人造河床的鋪墊、沉放情況下的結構的圖示。
圖10為說明本發明的沉放河中用石材製造方法的圖示。
圖11為說明本發明的沉放河中用石材製造方法具體例子的圖示。
實施發明的最佳形式本發明的第一實施形式如下作為CO2的吸收材料使用爐渣和混凝土等那樣的含有CaO(和/或Ca(OH)2)的固體顆粒集合體，使含CO2的排放氣體與此固體顆粒集合體接觸，通過下述反應把排放氣體中的CO2變成CaCO3，固定在固體顆粒上，吸收和去除排放氣體中的CO2。這種情況下作為使該排放氣體與固體顆粒集合體接觸的方法，希望採用向固體顆粒集合體吹入的方法，更希望是從一個方向吹入。這種情況下吹入方法並不限定是從上方、側面、還是下方吹入，但是從下方吹入的方法容易操作。
以前就知道，利用爐渣等含CaO的固體顆粒集合體，與CO2進行碳酸化反應使其硬化，把此硬化體作為土木建築材料使用的技術，在本發明中與以前的想法完全相反，利用含CaO的固體顆粒集合體與CO2進行碳酸化反應，來減少排放氣體中的CO2，是作為減少排出氣體中CO2的方法而建立的。
利用含CaO的固體顆粒集合體，通過使含CO2的排放氣體與此固體顆粒集合體接觸，把排放氣體中CO2變成CaCO3固定在固體顆粒上，通過含在固體顆粒中的適量的水分使排放氣體與固體顆粒接觸，最好是在固體顆粒表面附著水(水膜)的狀態下與排放氣體接觸，能夠提高固體顆粒對排放氣體中的CO2的吸收率。因此本形式構成固體顆粒集合體的主要的固體顆粒含有水分，更希望在表面附著水。
在固體顆粒含有水分，特別是有表面附著水的情況下，排放氣體中的CO2和固體顆粒的反應，變成了從固體顆粒中溶到(擴散)表面附著水中的Ca(Ca離子)和從排放氣體中溶到表面附著水中的二氧化碳氣的反應，搞清了通過這樣的固體顆粒的表面附著水與CO2的反應，對吸收和固定排放氣體中的CO2特別有效。
也就是說，按照本發明人當初的設想，認為用使排放氣體中的CO2與固體顆粒中的Ca反應生成CaCO3，從而固定在固體顆粒上的方法，隨反應的進行在整個固體顆粒表面析出CaCO3，阻礙固體顆粒中的Ca離子的擴散，不能期望有工業規模的、實用的、高水平的CO2的吸收效率。可是與這樣的預想完全相反，在固體顆粒存在有水分，特別是有表面附著水的狀態下，通過與CO2的反應可以以極高的效率吸收CO2。
其理由未必清楚，認為是如下理由。
圖1為推斷排放氣體中CO2在固體顆粒表面被吸收和固定的機理的示意圖。如圖1所示，在含CaO的固體顆粒表面存在表面附著水的狀態下，Ca離子、CO2(碳酸離子)分別從表面附著水中靠近固體顆粒一側和靠近排放氣體一側溶解，它們在表面附著水中反應，CaCO3主要在固體顆粒表面析出，析出時CaCO3的析出核心在水中不是均勻的生成，而是在固體顆粒表面容易產生不均勻形核，所以CaCO3的析出和隨後的長大僅發生在固體顆粒表面的特定區域。其結果利用有相當比例的不發生CaCO3的析出和長大的固體顆粒表面區域，能維持從這個區域向表面附著水中供給(溶出)Ca離子，所以認為在短時間內能有效地吸收和固定CO2。
下面就本形式的最佳實施形式進行說明。
在本形式中作為CO2吸收材料使用的是其組分為含有CaO、Ca(OH)2之一的固體顆粒集合體。固體顆粒中含有的Ca(OH)2也和CaO一樣與CO2反應，能把它變成CaCO3而固定，所以固體顆粒也可以是含有Ca(OH)2的物質。如前所述，固體顆粒中含有的CaO、Ca(OH)2可以至少是固體顆粒組成的一部分，因此也包括作為礦物的CaO、Ca(OH)2之外的2CaO·SiO2、3CaO·SiO2、玻璃等，作為是這種組分的一部分物質存在於固體顆粒中。
作為這樣的固體顆粒，特別希望是含CaO(和/或Ca(OH)2)高的混凝土和鋼鐵生產過程中產生的爐渣。關於這一點下面要詳細說明。
固體顆粒的粒度沒有特別的限定，但是為了要確保與排放氣體的接觸面積，使反應充分進行，希望粒度細，具體地說基本上(也就是說除去不可避免要含有粒度大的固體顆粒以外)在5mm以下，最好是在1mm以下的粒度。實際上希望5mm以下的顆粒在90％以上。
如前所述，採用本形式的方法，為了確保固體顆粒和排放氣體中CO2的反應，希望與排放氣體接觸的主要固體顆粒含有適當的水分，再有，希望最好與排放氣體接觸的主要固體顆粒具有表面附著水。這種所謂表面附著水是指與固體顆粒共存的水分中，除顆粒內部含有的水分外，固體顆粒外表面也含有水。從同樣的觀點看，希望固體顆粒集合體含水率為3～20％。因此為了確保這樣固體顆粒和它的集合體的水分，希望根據需要在事前給固體顆粒集合體添加水分。
需要把與固體顆粒集合體接觸的含CO2的排放氣體的溫度提高到一定程度，來加速與固體顆粒的反應，但是向與固體顆粒集合體接觸的空間(以下稱反應空間)內導入的排放氣體的溫度，如果超過在此反應空間內的水的沸點的話，固體顆粒上的附著水蒸發，反而阻礙了反應。為此希望在反應空間內排放氣體溫度要在水的沸點以下。同樣的道理，希望保證反應空間內的溫度在水的沸點以下，進而在反應空間內，固體顆粒集合體的溫度也要保證在水的沸點以下。
從同樣的觀點出發，希望排放氣體中的水蒸氣濃度要高，為此利用預先把排放氣體通過水中等手段使其含有飽和H2O，然後使其與固體顆粒集合體接觸。
作為吸收CO2材料的固體顆粒集合體，如果是含有CaO和/或Ca(OH)2的固體顆粒集合體的話，則沒有特別的限制，特別是從CaO(和/或Ca(OH)2)含量高、而且從資源可以再利用這一點來看，希望是鋼鐵生產過程中產生的爐渣和混凝土(例如廢的混凝土)。因此希望構成固體顆粒集合體的固體顆粒至少有一部分，特別希望主要的固體顆粒是爐渣和/或混凝土。
作為吸收CO2的材料的固體顆粒集合體除上述的爐渣、混凝土以外，還可以是砂漿、玻璃、礬土水泥、含CaO的耐火材料、含MgO的耐火材料等，可以把這些固體顆粒集合體的1種以上混合使用或單獨使用，或者與爐渣和/或混凝土混合使用。
這些固體顆粒集合體的CaO/SiO2的重量比(鹼度)高，與CO2的反應好，從這個觀點看，CaO/SiO2的重量比要在1.2以上，最好在1.5以上。
一般鋼鐵生產過程產生的爐渣的CaO濃度約13～55％(重量百分比wt％)，混凝土(例如廢混凝土)的CaO濃度約5～15wt％(水泥中的CaO濃度50～60wt％)，由於這些東西非常容易得到，可以說作為CO2的吸收材料用的固體顆粒是非常合適的。
鋼鐵生產過程產生的爐渣可以舉出的有高爐緩冷爐渣、高爐水淬爐渣等的高爐系列爐渣；預處理爐、轉爐、鑄造等工序產生的脫碳爐渣、脫磷爐渣、脫硫爐渣、脫矽爐渣、鑄造爐渣等的煉鋼爐渣、礦石還原爐渣、電爐爐渣等，並不限定這些爐渣，也可以混合使用兩種以上的爐渣。
鋼鐵生產過程中產生的爐渣含有相當數量的鐵成分(粒狀鐵等)，如果這些爐渣的固體顆粒集合體就這樣使用的話，僅因鐵的成分就會使固體顆粒集合體中的CaO濃度降低，因此希望使用經過鐵塊(鐵的成分)回收處理的爐渣。由於一般進行這種鐵塊(鐵的成分)回收處理，是為了把含在爐渣中的鐵的成分再利用到鋼鐵生產過程中，所以通常為了進行回收鐵塊要對爐渣進行破碎處理，利用磁選等手段回收除去爐渣中含有的相當數量的鐵。
作為混凝土，例如可以利用拆毀建築物和土木結構等的廢混凝土等。
這些原材料根據需要破碎成粉狀或粒狀，作為固體顆粒集合體使用。
如前所述，作為吸收CO2的材料的固體顆粒集合體，從與CO2的反應性能的觀點來看，CaO/SiO2的重量比，也就是鹼度，高些好。例如水淬爐渣CaO/SiO2的重量比不足1.5的固體顆粒集合體，由於Ca離子的溶解能力低，與CO2的反應不足，因此不能說充分發揮了作為CO2吸收材料的功能。這是由於鹼度低的固體顆粒必須進行過碳酸化的矽酸鈣(例如2CaO·SiO2、3 CaO·SiO2)和CaO含量少或水淬爐渣這樣的玻璃質多的緣故。
因此這些鹼度低的固體顆粒(一般CaO/SiO2的重量比不足1.5)集合體作為CO2吸收材料使用時，鹼度高的固體顆粒可作為提高這種低鹼度固體顆粒中Ca離子溶解能力的鹼性促進劑，希望能與鹼度高的固體顆粒，最好是CaO/SiO2的重量比為1.8以上的固體顆粒混合，在給它加有水的狀態下(最好是進一步潮溼空氣養護(水合養護)以後)作為CO2吸收材料使用。在水分存在的條件下，CaO/SiO2重量比為1.8以上的高鹼度固體顆粒，作為低鹼度固體顆粒的鹼性促進劑作用於低鹼度固體顆粒，會促進低鹼度固體顆粒的水合。
例如在矽酸鈣和CaO含量少的固體顆粒的情況下，用鹼性促進劑促進固體顆粒內的矽酸鈣和CaO的水合，其結果成為使Ca離子容易從固體顆粒中溶解的狀態，即使矽酸鈣和CaO含量同原來一樣少，但總體上提高了CaO的溶解能力。在玻璃質多的固體顆粒的情況下，利用鹼性促進劑可斷開形成玻璃質的矽酸鹽網絡，同時也促進它們的水合，其結果會增加可碳酸化的CaO。
加水後在潮溼空氣中養護(水合養護)進行水合，使CaO變成容易碳酸化的狀態，對提高CO2吸收率是有效的。也即，由於鹼溶解需要一定的時間，所以使低鹼度的固體顆粒和高鹼度的固體顆粒混合，僅僅靠加水來提高低鹼度的固體顆粒的Ca離子的溶解能力的效果是不充分的，因此兩個固體顆粒集合體混合以後，希望要經過一定時間的潮溼空氣養護。
如後面將要敘述的那樣，通過這樣的潮溼空氣養護可以使固體顆粒出現龜裂或起到使固體顆粒細化的作用，從這方面也能提高CO2吸收能力。
潮溼空氣養護，例如上述高鹼度固體顆粒集合體和低鹼度固體顆粒集合體混合，在適當水分存在的情況下混勻後，可以把混合物用乙烯樹脂薄板覆蓋等防止水分乾燥的簡單方法進行，要防止養護中固體顆粒碳酸化，實際上希望在不含CO2的氣氛中，或者至少在養護中實際上不補充CO2的氣氛中進行，例如希望在隔斷大氣的空間(氣氛)內進行。在這種空間氣氛中，只是大氣中開始含有的CO2，而不再補充更多的CO2。
潮溼空氣養護的時間沒有特別的規定，而要充分獲得潮溼空氣養護的效果要12小時以上，最好進行24小時以上。
也可以在進行這種潮溼空氣養護以後，把混合物破碎，作為CO2吸收材料使用。利用這樣的破碎處理增加與含CO2的排放氣體的接觸面積，提高與CO2的反應效率。
下面就有效提高固體顆粒對CO2的吸收能力的方法進行說明。
作為吸收CO2的材料來利用的固體顆粒(例如廢混凝土和鋼鐵生產過程產生的爐渣)一般為塊狀或粒狀，由於要使固體顆粒內部都與CO2反應需要很長時間，所以存在難以有效利用固體顆粒內部CaO資源吸收CO2的傾向。要解決這樣的問題，利用塊狀或粒狀的固體顆粒通過潮溼空氣養護(水合養護)的方法使其水合膨脹是有效的，通過這樣的水合膨脹固體顆粒出現龜裂或因龜裂裂開使顆粒細化，由此使CO2能夠接觸的固體顆粒表面面積增加，所以利用CaO資源吸收CO2的效率提高。另外由於通過潮溼空氣養護能夠使固體顆粒中的含CaO的物質變成容易進行碳酸化反應的水合物，所以從這方面看，會提高利用CaO資源吸收CO2的效率。
利用潮溼空氣養護使固體顆粒集合體水合膨脹時，實際上是把固體顆粒集合體放置在不含CO2的氣氛中，或放置在至少在養護中不再補充CO2的氣氛中，希望在存在水分的條件下進行潮溼空氣養護。固體顆粒集合體在放置到潮溼空氣養護的空間內之前和/或之後要給固體顆粒集合體供水，給固體顆粒集合體添加冷水或溫水的方法，可以採用向放置在潮溼空氣養護空間內的固體顆粒集合體噴吹水蒸氣的方法。
實際上在不含CO2的氣氛中，或至少在養護中不再補充CO2的氣氛中進行潮溼空氣養護，由於儘可能使固體顆粒不發生碳酸化反應，希望例如在隔斷大氣的空間(氣氛)內進行潮溼空氣養護。這種空間的氣氛開始存在有大氣中含的CO2，而不再補充更多的CO2。
要給固體顆粒集合體添加溫水時，從養護效率的觀點上看，希望添加60℃以上的溫水。
經過這種潮溼空氣養護的固體顆粒集合體能夠作為CO2的吸收材料使用。
使排放氣體和固體顆粒集合體接觸的具體手段沒有特別的規定，從處理效率和固體顆粒集合體的裝卸的容易程度來看，適宜的方式可舉出以下幾種(1)使排放氣體成為流動的氣體，在流動層內使排放氣體與固體顆粒集合體接觸的方式；(2)使排放氣體與固體顆粒集合體在迴轉窯內接觸的方式；(3)形成填充固體顆粒集合體的填充層，通過在此填充層內通入排放氣體，使排放氣體與固體顆粒集合體接觸的方式。
圖2是表示上述方式(1)的實施形式的圖，1為處理槽，在下部設有氣體分散板100，其上部構成形成流動層的空間A；2是向此處理槽1內提供固體顆粒集合體的供給裝置；3是向處理槽1(分散板100下方的風箱110)內供給含CO2的排放氣體的氣體供給管道；4是從處理槽1排出排放氣體的氣體排出管道；5是隨時可以從處理槽1內取出固體顆粒集合體的固體顆粒排出管道。
採用此處理方式，從供給裝置2向處理槽1的空間A內供給爐渣和混凝土等固體顆粒集合體，另一方面從氣體供給管道3向風箱110內供給的排放氣體從分散板100吹入空間A，形成固體顆粒集合體的流動層。在此流動層中固體顆粒和排放氣體中的CO2反應，CO2變成CaCO3固定在固體顆粒上。通過此反應後的排放氣體經氣體排出管道4從處理槽1中排出，而處理槽1內的固體顆粒也根據吸收CO2的程度(CO2的吸收能力)適當從管道5排出固體顆粒。
設置有在圖2中用雙點劃線表示的多個處理槽，對這些處理槽1、1a、1b……用排放氣體供給管道串接，也就是從處理槽1排出的排放氣體送到處理槽1a，從處理槽1a排出的排放氣體送到處理槽1b，通過用多個串接的處理槽順序處理，能夠有效地使排放氣體中的CO2降低。
用(1)處理方式時流動層的形式是任意的，不限於圖2的實施形式。
圖3表示上述方式(2)的一個實施形式，6是迴轉窯；7是把固體顆粒集合體供給此迴轉窯6內的供給裝置；8是把含CO2的排放氣體供給迴轉窯內的氣體供給管道；9是從迴轉窯6排出排放氣體的氣體排出管道；10是排出迴轉窯內固體顆粒集合體的固體顆粒排出部。
採用此處理方式的話，從供給裝置7向迴轉窯6的處理用空間內供給爐渣和混凝土等固體顆粒集合體，從氣體供給管道8供給排放氣體，在迴轉窯6內固體顆粒集合體邊混合邊與排放氣體中的CO2反應，CO2變成CaCO3固定在固體顆粒上。此反應後的排放氣體通過氣體排出管道9從迴轉窯6排出，到達迴轉窯6出口的固體顆粒也從固體顆粒排出部10排出。
在此方式中也設置有在圖3中用雙點劃線表示的多個迴轉窯，對這些迴轉窯6、6a、6b……用排放氣體供給管道串接，也就是從迴轉窯6排出的排放氣體送到迴轉窯6a，從迴轉窯6a排出的排放氣體送到迴轉窯6b，通過用多個串接的迴轉窯順序處理，能夠有效地使排放氣體中的CO2降低。
用此處理方式(2)時所用的迴轉窯的形式是任意的，不限於圖3的圖4表示上述方式(3)的一個實施形式，11是形成固體顆粒集合體填充層用的密閉式或半密閉式的容器；12是為了向此容器11內噴吹含CO2的排放氣體的氣體供給管道；13是從容器11排出排放氣體的氣體排出管道。
採用此處理方式的話，在容器11內裝入固體顆粒集合體形成填充層，從氣體供給管道12向此填充層供給排放氣體，排放氣體在流經填充層過程中，排放氣體中的CO2與固體顆粒反應，CO2變成CaCO3固定在固體顆粒上。此反應後的排放氣體通過氣體排出管道13從容器11排出。用此方式由於容器11內的固體顆粒集合體不是象流動層那樣流動，一般固體顆粒之間因碳酸化反應粘結成塊狀。為此在進行一定時間的處理後，要把粘結的固體顆粒集合體從容器11中取出，然後在容器11內填入新的固體顆粒集合體。
在此方式中也設置有在圖4中用雙點劃線表示的多個容器，對這些容器11、11 a、11b……用排放氣體供給管道串接，也就是從容器11排出的排放氣體送到容器11a，從容器11a排出的排放氣體送到容器11b，通過用多個串接的容器順序處理，能夠有效地使排放氣體中的CO2降低。
用此處理方式(3)時所用的容器的形式是任意的，不限於圖4的實施形式。
在此處理方式(3)的情況下，填充層中的固體顆粒集合體的填充率小的話，排放氣體與固體顆粒接觸的機會就少，影響處理效率，所以希望固體顆粒集合體的填充率為40～90％容積百分比(以下寫作容積％)，最好為50～75容積％。
與固體顆粒集合體接觸的排放氣體中的CO2濃度也會影響處理效率，CO2濃度過低的話處理效率降低。為了有效地去除排放氣體中的CO2，CO2濃度最好在5％以上(最好10％以上)。作為這樣的排放氣體可列舉出的有CaCO3的燒成爐的排放氣體、熱風爐爐氣、鍋爐的排放氣體、煉焦爐排放氣體、燒結爐排放氣體、板坯加熱爐排放氣體、退火爐排放氣體等。
從本形式方法的特性上說，對CO2濃度比較低的排放氣體作為本形式方法的處理對象也沒什麼障礙。
為了提高處理效率，希望搞成對向處理空間內供給的排放氣體加壓的狀態。對氣體壓力沒有特別的限制，由於CO2分壓越高CO2向固體顆粒表面附著水中的溶解速度越大，在加壓狀態下與固體顆粒集合體接觸的話，與在大氣壓下的接觸相比能有效提高處理效率。
所謂作為本形式處理對象的含CO2的排放氣體，就是各種設備和裝置排出的含CO2的氣體，這樣的排放氣體(含CO2的排放氣體)源當然沒有特別的限制。也不問此排放氣體是否是燃燒排放，或是否可以作為燃料等來利用，例如鋼鐵生產過程產生的、可以作為燃料利用的所謂副產品氣體(例如高爐爐氣、轉爐爐氣、焦爐爐氣等)，也被包括在作為本形式處理對象的含CO2的排放氣體中。一般從鋼鐵廠產生的各種排放氣體中含有高濃度的CO2，如前所述，全部鋼鐵廠最終的能耗約佔日本全國的11％，所以可以說本形式的方法特別對鋼鐵廠(鋼鐵生產過程)產生的各種排放氣體的處理非常有用。
上述的高爐爐氣、轉爐爐氣、焦爐爐氣等這樣的鋼鐵生產過程產生的副產品氣體熱量比較高，所以通常作為氣體燃料利用。另一方面這些排放氣體(副產品氣體)中含有比較多的CO2，而這些CO2(作為燃料使用後)不僅都排放到大氣中，而且這些含有CO2的部分降低作為氣體燃料的發熱量，這就使氣體燃料的用量增加，結果產生的CO2量進一步增加。
因此在本形式的方法中通過從這些副產品氣體中去除CO2，使氣體燃料提高熱量，同時伴隨氣體燃料用量降低，可以減少總的CO2的生成量。
在上述實施形式的基礎上，下面舉出比本形式更好的形式。
首先關於使用的固體顆粒可以舉出以下的形式[a]減少排放的二氧化碳氣的方法，其特徵是在上述[1]～[10]的任一種方法中，固體顆粒集合體至少有一部分是混凝土和/或鋼鐵生產過程產生的爐渣。
減少排放的二氧化碳氣的方法，其特徵是在上述[1]～[10]的任一種方法中，構成固體顆粒集合體的主要固體顆粒是混凝土和/或鋼鐵生產過程產生的爐渣。
減少排放的二氧化碳氣的方法，其特徵是在上述[a]或[b]的方法中，爐渣是經過回收鐵塊處理的爐渣。
減少排放的二氧化碳氣的方法，其特徵是在上述[1]～[10]和[a]～[c]的任一種方法中，與含CO2的排放氣體接觸的固體顆粒集合體的CaO/SiO2的重量比為1.2以上。
減少排放的二氧化碳氣的方法，其特徵是在上述[1]～[1O]和[a]～[d]的任一種方法中，排放氣體作為流動氣體在流動層內使含CO2的排放氣體和固體顆粒集合體接觸。
減少排放的二氧化碳氣的方法，其特徵是在上述[1]～[10]和[a]～[d]的任一種方法中，使排放氣體和固體顆粒集合體在迴轉窯內接觸。
減少排放的二氧化碳氣的方法，其特徵是在上述[1]～[10]和[a]～[d]的任一種方法中，固體顆粒集合體形成填充的填充層，通過向此填充層內供給排放氣體，使排放氣體與固體顆粒集合體接觸。
減少排放的二氧化碳氣的方法，其特徵是在上述[g]的方法中，通過在此填充層內通入排放氣體，使排放氣體與固體顆粒集合體接觸。
減少排放的二氧化碳氣的方法，其特徵是在上述[h]的方法中，通過把排放氣體從一個方向吹入，使排放氣體與固體顆粒集合體接觸。
減少排放的二氧化碳氣的方法，其特徵是在上述[g]的方法中，填充層中的固體顆粒集合體的填充率為40～90容積％。
減少排放的二氧化碳氣的方法，其特徵是在上述[1]～[10]和[a]～[j]的任一種方法中，與固體顆粒集合體接觸的排放氣體中的CO2濃度為5％以上。
減少排放的二氧化碳氣的方法，其特徵是在上述[1]～[10]和[a]～[k]的任一種方法中，CaO/SiO2的重量比不足1.5的固體顆粒集合體與CaO/SiO2的重量比為1.8以上的固體顆粒集合體混合，在加水的狀態下與含CO2的排放氣體接觸。
減少排放的二氧化碳氣的方法，其特徵是在上述[1]的方法中，CaO/SiO2的重量比不足1.5的固體顆粒集合體為高爐水淬爐渣。
減少排放的二氧化碳氣的方法，其特徵是在上述[1]或[m]的方法中，CaO/SiO2的重量比不足1.5的固體顆粒集合體與CaO/SiO2的重量比為1.8以上的固體顆粒集合體混合後，進行潮溼空氣養護。
減少排放的二氧化碳氣的方法，其特徵是在上述[n]的方法中，進行12小時以上的水合養護。
減少排放的二氧化碳氣的方法，其特徵是在上述[n]或[o]的方法中，把固體顆粒集合體在潮溼空氣養護後進行破碎處理。
減少排放的二氧化碳氣的方法，其特徵是在上述[1]～[10]和[a]～[p]的任一種方法中，把固體顆粒集合體進行潮溼空氣養護，以圖通過這樣的水合膨脹使固體顆粒出現龜裂和/或因龜裂裂開使顆粒細化，使經過此潮溼空氣養護後的固體顆粒集合體與含CO2的排放氣體接觸。
減少排放的二氧化碳氣的方法，其特徵是在上述[q]的方法中，實際上使在不含CO2的氣氛中，或者至少在養護中不補充CO2的氣氛中進行潮溼空氣養護。
減少排放的二氧化碳氣的方法，其特徵是在上述[q]或[r]的方法中，給進行潮溼空氣養護的固體顆粒集合體添加冷水或溫水。
減少排放的二氧化碳氣的方法，其特徵是在上述[s]的方法中，向固體顆粒集合體添加的溫水的溫度為60℃以上。
減少排放的二氧化碳氣的方法，其特徵是在上述[q]或[s]的方法中，向進行潮溼空氣養護的固體顆粒集合體噴吹水蒸氣。
減少排放的二氧化碳氣的方法，其特徵是在上述[1]～[10]和[a]～[u]的任一種方法中，含CO2的排放氣體是鋼鐵生產過程產生的排放氣體。
減少排放的二氧化碳氣的方法，其特徵是在上述[1]～[10]和[a]～[u]的任一種方法中，含CO2的排放氣體是被作為燃料使用的排放氣體。
減少排放的二氧化碳氣的方法，其特徵是在上述[w]的方法中，作為燃料使用的排放氣體為鋼鐵生產過程產生的副產品氣體(例如高爐爐氣、轉爐爐氣、焦爐爐氣中的1種或2種)。
下面敘述上述形式的實施例。
實施例1反應器長2m，管狀，兩端有排放氣體的注入口和排出口，向反應器內填充爐渣(粒度10mm以下，CaO含量35wt％，含水量6％，填充率50容積％)，24小時以氣體壓力平均0.3Kgf/cm2向此爐渣填充層內注入排放氣體(CO2濃度20％，溫度40℃)，測定了用爐渣吸收CO2的結果，被吸收的CO2以CO2/爐渣的比值表示為約0.2。
以此CO2吸收量為基礎，計算實際中的CO2吸收量的話，使用20萬噸/年的爐渣可以吸收1.5萬噸/年(C換算)的CO2。
實施例2預先準備好緩冷後的CaO含量48wt％的脫磷爐渣，把此脫磷爐渣放入煉鋼容器內，在與大氣隔斷的狀態下吹入水蒸氣，進行24小時的潮溼空氣養護(水合養護)。
此潮溼空氣養護後的爐渣和未經養護的爐渣分別使用篩孔為20mm的篩子篩分，變成粒度最大為20mm的粒狀爐渣。把這些爐渣用篩孔為5mm的篩子篩分，研究了粒度最大為5mm的粒狀爐渣的比例。
把粒度最大為20mm的、經上述潮溼空氣養護的爐渣和未經養護的爐渣，調整為分別含6wt％水分，然後分別向砂箱(φ100mm×200mm)中填充2kg，從砂箱底部以2L/min的比率吹入二氧化碳氣(CO2的濃度20％，溫度25℃)24小時後回收爐渣，測定了吸收(固定)CO2的量。
其結果示於表1。根據其結果可以看出，使用經過潮溼空氣養護爐渣的表1中的實施例2-1，因潮溼空氣養護的水合膨脹，在爐渣顆粒上出現龜裂，與未經養護的爐渣相比，粒度最大5mm的細顆粒爐渣的比例增加了10wt％多，由於水合膨脹爐渣顆粒產生裂紋而細化，與使用未經養護的爐渣情況的表1中的實施例2-2相比，提高了CO2的吸收效率，可以吸收更多的CO2。
表1

本發明中與第1形式相關聯，作為第2形式涉及沉設在海中用的石材及其製造方法、沉設在河流中用的石材及其製造方法，和藻場的製造方法。下面將順序說明這些內容。
沉設在海中用的石材本發明人試驗和研究的結果發現以下的事實(1)在碳酸化反應中生成的CaCO3或CaCO3和MgCO3作為粘結劑，使粉粒狀、粗粒狀或小塊狀的爐渣，特別是含適量鐵份的這些爐渣固結，通過把塊狀物作為沉設海中的石材使用，不會使pH值升高，而且在培育海藻類方面等也會產生良好的效果。
(2)另一方面，對於必須抑制因鐵份的氧化造成海水的貧氧和向海水中提供過量的鐵份的海域，在碳酸化反應中生成的CaCO3或CaCO3和MgCO3作為粘結劑，使經去除鐵塊處理的粉粒狀或粗粒狀的爐渣固結，通過把塊狀物作為沉設海中的石材使用，不會使因鐵份的氧化造成海水的貧氧和向海水中提供過量的鐵份而使pH值升高，而且在培育海藻類方面等也會產生良好的效果。
(3)為了得到上述塊狀的沉設在海中用的石材，從粉粒狀爐渣、粗粒狀爐渣和小塊狀爐渣中至少選出一種爐渣，或者是經去除鐵塊處理的粉粒狀或粗粒狀的爐渣，堆積或填充為所需的密度，通過使此料堆或填充層在二氧化碳氣存在的情況下發生碳酸化反應，使上述爐渣固結的方法是有效的，利用這種製造方法，可以製造可適用於海底和海流狀況的任意密度和大小的石材，此外也極容易搞成大塊的石材。
本形式就是以上述的認識為基礎的，特徵如下(1)本形式是以鋼鐵生產過程產生的爐渣為主要原料的沉設在海中用的石材，其特徵為在碳酸化反應中生成的CaCO3作為粘結劑，使上述爐渣固結成塊狀。此爐渣是粉粒狀爐渣、粗粒狀爐渣和小塊狀爐渣中選出來的至少一種爐渣。此爐渣也可以是經過去除鐵塊處理的粉粒狀或粗粒狀的爐渣。
(2)本形式是以鋼鐵生產過程產生的爐渣為主要原料的沉設在海中用的石材，其特徵為在碳酸化反應中生成的CaCO3及MgCO3作為粘結劑，使上述爐渣固結成塊狀。但是包含MgCO3作為水合物、氫氧化物或復鹽存在的情況。此爐渣是粉粒狀爐渣、粗粒狀爐渣和小塊狀爐渣中選出來的至少一種爐渣。此爐渣也可以是經過去除鐵塊處理的粉粒狀或粗粒狀的爐渣。
(3)本形式是以鋼鐵生產過程產生的爐渣和粉粒狀和/或粗粒狀的添加材料為主要原料的沉設在海中用的石材，其特徵為在碳酸化反應中生成的CaCO3作為粘結劑，使上述爐渣和添加材料的混合物固結成塊狀。此爐渣是從粉粒狀爐渣、粗粒狀爐渣和小塊狀爐渣中選出來的至少一種爐渣。此爐渣也可以是經過去除鐵塊處理的粉粒狀或粗粒狀的爐渣。
(4)本形式是以鋼鐵生產過程產生的爐渣和粉粒狀和/或粗粒狀的添加材料為主要原料的沉設在海中用的石材，其特徵為在碳酸化反應中生成的CaCO3和MgCO3作為粘結劑，使上述爐渣和添加材料的混合物固結成塊狀。但是包含MgCO3作為水合物、氫氧化物或復鹽存在的情況。此爐渣是粉粒狀爐渣、粗粒狀爐渣和小塊狀爐渣組成的一組中選出來的至少一種爐渣。此爐渣也可以是經過去除鐵塊處理的粉粒狀或粗粒狀的爐渣。
(5)沉設在海中用的石材的製造方法的特徵為根據需要從CaO、Ca(OH)2、MgO、Mg(OH)2中選一種以上，與鋼鐵生產過程中產生的爐渣混合後，此爐渣做成爐渣堆或在任意空間內形成填充層，通過在二氧化碳氣存在的情況下，在爐渣堆或填充層中發生碳酸化反應，使爐渣固結，爐渣塊狀化後得到石材。此爐渣是粉粒狀爐渣、粗粒狀爐渣和小塊狀爐渣組成的一組中選出來的至少一種爐渣。此爐渣也可以是經過去除鐵塊處理的粉粒狀或粗粒狀的爐渣。
(6)沉設在海中用的石材的製造方法的特徵為把粉粒狀(和/或)粗粒狀的添加材料和根據需要從CaO、Ca(OH)2、MgO、Mg(OH)2中選一種以上，與鋼鐵生產過程中產生的爐渣混合後，此爐渣做成爐渣堆或在任意空間內形成填充層，通過在二氧化碳氣存在的情況下，在爐渣堆或填充層中發生碳酸化反應，使爐渣和填充材料固化得到塊狀爐渣和添加材料的石材。此爐渣是粉粒狀爐渣、粗粒狀爐渣和小塊狀爐渣組成的一組中選出來的至少一種爐渣。此爐渣也可以是經過去除鐵塊處理的粉粒狀或粗粒狀的爐渣。
(7)在(1)至[6]的形式中，鋼鐵生產過程中產生的爐渣也可以部分或全部用含CaO的廢棄材料(例如廢的混凝土)代替。
本形式是以鋼鐵生產過程產生的爐渣為主要原料的沉設在海中用的石材，作為這樣的爐渣可舉出的有高爐緩冷爐渣、高爐水淬爐渣等高爐系爐渣、預處理、轉爐、鑄造等工序產生的脫碳爐渣、脫磷爐渣、脫硫爐渣、脫矽爐渣、鑄造爐渣等的煉鋼系爐渣、礦石還原爐渣、電爐爐渣等。並不限於這些，也可以把2種以上爐渣混合使用。
下面的例子表示這些爐渣中具有代表性的爐渣的組成(1)脫碳爐渣…T.Fe17.5％，CaO46.2％，SiO211.7％，Al2O31.4％，MgO8.3％，MnO6.2％，P0.76％，S0.04％(2)脫磷爐渣…T.Fe5.8％，CaO54.9％，SiO218.4％，Al2O32.8％，MgO2.3％，MnO1.9％，P2.8％，S0.03％(3)脫硫爐渣…T.Fe10.5％，CaO50.3％，SiO210.0％，Al2O35.4％，MgO1.1％，MnO0.4％，P0.13％，S1.8％(4)脫矽爐渣…T.Fe10.5％，CaO13.6％，SiO243.7％，Al2O33.8％，MgO0.4％，MnO15.8％，P0.10％，S0.19％(5)高爐水淬爐渣…FeO0.3％，CaO42.0％，SiO233.8％，MnO0.3％，MgO6.7％，Al2O314.4％鋼鐵生產過程中產生的爐渣中，脫磷爐渣的P含量高，脫矽爐渣中MnO含量高，因此作為水泥的原料使用有一定難度，在本發明中使用這些爐渣沒有問題，可作為沉設在海中用石材的主要原料使用。
上述鋼鐵生產過程中產生的爐渣含有程度不同的比較多的(一般重量比為百分之幾到30％)鐵塊(粒狀鐵等鐵的成分)，為了把這樣的鐵在鋼鐵生產過程中再循環利用，要進行爐渣中鐵塊的回收。一般為進行回收鐵塊要把爐渣進行破碎處理。因此原來含有粉化、粗粉化或小塊狀態的爐渣，經過回收鐵塊工序的爐渣必然也是粉粒狀、粗粒狀或小塊狀的。一般經過這種回收鐵塊工序的爐渣顆粒的顆粒直徑為cm數量級或更小(例如5cm以下)。
本形式的沉設在海中用的石材是以這樣的粉粒狀、粗粒狀、小塊狀爐渣中至少一種為原料的。但是在本形式中使用的爐渣可以是粉粒狀爐渣、粗粒狀爐渣、小塊狀爐渣中至少一種，並不是把經過上述回收鐵塊工序作為必要的條件。
所謂的回收鐵塊處理是以把含在爐渣中的鐵塊再循環利用為目的，從爐渣中回收鐵塊的處理，與去除鐵塊處理那樣的把爐渣中的去除鐵塊為目的進行的處理不同。因此一般在回收鐵塊處理中爐渣不象去除鐵塊處理破碎得那麼微細，在處理後的爐渣中還殘存有相當數量的鐵塊。與此相反，所謂去除鐵塊處理是把爐渣破碎成粉粒狀或粗粒狀，除了不可避免殘存在爐渣中的鐵塊以外，要全部除去爐渣中的鐵塊。
把這些爐渣用於沉設在海中用的石材的原料時，一般爐渣中的含鐵量不低於後面將要敘述的、經去除鐵塊處理的爐渣作為石材的原料的情況也是可以的。倒不如說在爐渣中含有適量的鐵(特別是粒狀鐵等的金屬鐵和含金屬鐵的材料)是好的。這是由於在爐渣中含有的適量鐵分溶到海水中，補充作為海水中營養鹽的鐵分，對海藻類的發育有利。為此在爐渣中鐵的含量在重量比在3％以上是適當的。
爐渣中這樣的鐵分可以用以下兩種方法調整(a)在爐渣中原來含有的鐵塊(粒狀鐵等)的部分或全部沒有回收而殘存下來，就這樣被利用。
(b)在爐渣中的鐵塊實際上全部(不可避免不能去除的鐵塊除外)通過去除鐵塊處理被除去以後，作為添加材料添加金屬鐵或含金屬鐵的材料。
採用(b)的方法的情況下，有以下的好處(1)在爐渣中原來含有的鐵塊(粒狀鐵等)的部分沒有回收，而殘存下來的(a)的方法中，爐渣中殘存的鐵塊的量難以正確地調整。也就是說從爐渣中回收的鐵塊是利用磁選等來進行，進行鐵塊的回收使之要殘存一定量的鐵塊是相當困難的。即使可能，在進行磁選上必須要進行煩雜的控制和操作。與此相反，在(b)的方法中，爐渣中原來含有的鐵塊基本上全部被除去、回收，由於重新添加粒狀鐵等的金屬鐵或含金屬鐵的材料，含在爐渣中鐵分的含量可以任意控制。
(2)出於與上述同樣的理由，爐渣中原來含有的鐵分(粒狀鐵等)部分沒有回收，被殘存下來的(a)的方法中，在爐渣中殘存的鐵塊形狀和大小等不能選擇。象後面所講的那樣，一般作為可製成沉設在海中用石材的爐渣中含的鐵分最好是所謂的粒狀鐵，利用磁選等從爐渣中回收除去部分鐵塊時，不一定是這樣的粒狀鐵殘存下來，或者可以說粒狀鐵被回收除去，會有形狀大的鐵塊殘存下來。與此相反，在(b)的方法中，在爐渣中添加的金屬鐵等形狀和大小可任意選擇，可以使所希望的粒狀鐵的鐵的資源含在爐渣中。
因此，要得到含有金屬鐵和含金屬鐵材料的爐渣，最好是在爐渣中的鐵塊基本上全部(不可避免不能去除的鐵塊除外)通過去除鐵塊處理被除去以後，再作為添加材料添加金屬鐵或含金屬鐵的材料。
象後面敘述的那樣，一般去除鐵塊處理是把爐渣破碎處理成粉粒狀或粗粒狀後，利用磁選等方法進行。因此包括原來就以粉粒狀或粗粒狀存在的爐渣，而經過去除鐵塊處理的爐渣必然就變成粉粒狀或粗粒狀的爐渣。通常經過這樣的去除鐵塊工序的爐渣顆粒顆粒直徑為mm數量級或更小。
除了不可避免除去不了的鐵塊部分外，希望用上述去除鐵塊處理儘可能去除爐渣中的鐵塊。一般希望去除鐵塊處理後的爐渣中的含鐵(鐵塊)量按重量比要低於3％。對於經過這樣去除鐵塊處理的爐渣，能夠得到含有粒狀鐵的金屬鐵和/或含金屬鐵的材料的所希望的含鐵量的爐渣。
對於在爐渣中添加金屬鐵和含金屬鐵材料要考慮以下事項。第一是形狀大的金屬鐵或含金屬鐵的材料不要妨礙爐渣成型。另一個是增加爐渣中含的金屬鐵的比表面積，這樣有利於增加從沉設在海中的石材溶解出的鐵。從上述的觀點出發，希望顆粒小而且大小整齊，從這個觀點看粒狀鐵最合適。這種粒狀鐵不僅可以是從爐渣回收的粒狀鐵，此外也可以使用調配來的任何粒狀鐵。
由於沉設石材的海域等緣故，爐渣中含的鐵塊氧化造成海水貧氧和海水中鐵分過剩的問題時，對使用的爐渣進行去除鐵塊處理後，作為石材的原料使用，不再添加上述金屬鐵和含金屬鐵的材料等。
上述鋼鐵生產過程產生的爐渣含有程度不同的比較多的鐵塊，這樣的爐渣中的鐵塊也可以通過上述回收鐵塊處理回收相當比例的鐵塊。可是一般爐渣成分和鐵塊是相互交織的狀態混合在一起，所以一般在回收鐵塊工序中進行一定程度的破碎處理不能把鐵塊充分去除，為此在回收鐵塊工序後在爐渣中也會殘存有相當數量的鐵塊。因此僅僅用經回收鐵塊的爐渣得到的石材沉設在海中時，根據沉設的海域的不同會產生爐渣中含的鐵塊氧化造成海水貧氧和海水中鐵分過剩的問題。因此對於適用這樣海域的石材，應該使用經過去除鐵塊處理除去主要鐵分的爐渣作原料。
如上所述，一般在爐渣中爐渣和鐵塊是相互交織的狀態混合在一起，所以必須在去除鐵塊處理時把爐渣搞成粉粒狀或粗粒狀後用磁選除去鐵塊。因此包括原來含有的粉粒狀或粗粒狀的爐渣，而經過去除鐵塊工序的爐渣必然變成粉粒狀或粗粒狀。一般經這樣的去除鐵塊工序的爐渣顆粒的顆粒直徑為mm數量級或更小(例如5mm以下)。
因此本發明的沉設海中的石材適用於存在海水貧氧和向海水中供給的鐵分過剩的問題海域，是以經過去除鐵塊處理的粉粒狀和/或粗粒狀的爐渣為原料的。
在去除鐵塊處理中除了不可避免殘存的鐵塊成分以外，希望要儘可能除去爐渣中的鐵塊。一般希望爐渣中的鐵分(鐵塊)含量低於重量百分比3％。
在本形式中上述的由粉粒狀爐渣、粗粒狀爐渣、小塊狀爐渣組成的一堆中選出至少一種爐渣，或經過去除鐵塊處理的粉粒狀和/或粗粒狀的爐渣作為主原料，在碳酸化反應中生成的CaCO3或CaCO3和MgCO3作為粘結劑使其固結(碳酸固化)，可以看出塊狀的石材作為藻場用石材、築海岸用的石材或魚礁等沉設在海中用的石材是非常適用的原料。上述至少一種爐渣包括在除去鐵塊處理後加入適量的金屬鐵和/或含金屬鐵的材料的爐渣。
利用CaO和CO2的反應，也就是說利用碳酸化反應生成的CaCO3把粒狀物固結其本身是很早就掌握的技術，含CaO的粒狀物放置在二氧化碳氣氛中，按下式反應式生成CaCO3，此CaCO3作為粘結劑在顆粒間產生固結現象。
以前利用這樣的碳酸化反應的技術，例如發表過以煉鋼風碎的爐渣和水的混合物作為原料，製造建築用的凝固硬化製品的方法(例如特開昭58-74559號)，和非燒結成型的球團礦的製造法(例如特開昭57-92143號、特開昭58-48642號、特開昭58-133334號)等。但是以前的這些技術都是以在短時間內製造具有所要求的強度的凝固硬化製品和非燒結成型的球團礦為目的的，而對把粉粒狀、粗粒狀或小塊狀的爐渣，或者經過去除鐵塊處理的粉粒狀或粗粒狀的爐渣利用碳酸化反應固結得到的石材，在其特徵和形狀方面作為沉設在海中的石材是非常適宜的原料沒有任何的說明。
此外對含有MgO的粒狀物放置在二氧化碳氣氛中通過碳酸化反應生成MgCO3，把MgCO3作為粘結劑也會在顆粒間產生固結現象。通過MgO的碳酸化反應生成的MgCO3有不含水的化合物、水合物(例如二水合物、三水合物、五水合物等)、氫氧化物(鹼性碳酸鎂)等多種形式，例如MgCO3的三水合物由下式反應生成。
一般鋼鐵生產過程產生的爐渣含有相當數量(通常為重量百分比20％～60％)的CaO，本發明的沉設海中的石材是從由粉粒狀爐渣、粗粒狀爐渣、小塊狀爐渣組成的一堆中選出至少一種爐渣，或者用經過去除鐵塊處理的粉粒狀和/或粗粒狀的爐渣中含有的CaO或由CaO變化得到的Ca(OH)2(包括根據需要添加的CaO、Ca(OH)2)，通過上述反應使其變成CaCO3，CaCO3作為粘結劑使爐渣顆粒(在含添加材料的情況下為添加材料顆粒和爐渣顆粒)固結成塊狀的石材。
此外在大部分的爐渣中與CaO同時含有一定量的MgO，以這樣的爐渣作為原料的本形式的沉設在海中用石材，MgO或由MgO變化得到的Mg(OH)2(包括根據需要添加的MgO、Mg(OH)2)，通過上述碳酸化反應使其變成MgCO3，MgCO3和CaCO3作為粘結劑使爐渣顆粒(在含添加材料的情況下為添加材料顆粒和爐渣顆粒)固結成塊狀的石材。
上述MgO的碳酸化反應生成的MgCO3有不含水的化合物、水合物、氫氧化物等多種形式，在本發明的沉設在海中用的石材中作為粘結劑含有的MgCO3可以是任何形式的MgCO3。例如作為的MgCO3水合物有MgCO3·2H2O、MgCO3·3H2O、MgCO3·5H2O，作為氫氧化物(鹼性碳酸鎂)有MgCO3·Mg(OH)2·3H2O、4MgCO3·Mg(OH)2·4H2O、4MgCO3·Mg(OH)2·5H2O、4MgCO3·Mg(OH)2·8H2O等。此外也有MgCO3和其他鹽結合形成的復鹽的情況，也可以是以這樣的復鹽形式存在的MgCO3。
在鋼鐵生產過程中產生的爐渣中含的CaO和MgO的一部分或全部，經過一定時間的吸收水分或其他原因，有時會轉變成Ca(OH)2和Mg(OH)2等，上述這種情況作為在本發明中利用的爐渣沒有問題，這些Ca(OH)2和Mg(OH)2也可通過碳酸化反應分別變成CaCO3和MgCO3，能夠得到本形式的沉設在海中用的石材。
這種本形式的沉設在海中用的石材作為藻場用石材、築海岸用的石材或魚礁等用的石材有以下優點①由於爐渣中含的CaO(或由CaO生成的Ca(OH)2)的大部分變成CaCO3，所以能防止因CaO造成海水的pH值升高。另一方面由於在爐渣中含有適量的鐵分(特別是金屬鐵、含金屬鐵的材料)，通過這些鐵分溶解，補充在海水中作為營養鹽的鐵分，對海藻類的發育有利。
②從由粉粒狀爐渣、粗粒狀爐渣、小塊狀爐渣組成的一堆中選出至少一種爐料，或者用經過去除鐵塊處理的粉粒狀和/或粗粒狀的爐渣，經碳酸固化得到的塊狀物，總體(表面及內部)上具有多孔的性質，因此海藻容易附著在石材表面，而且由於石材內部也是多孔狀，使石材中含的能有效促進海藻類發育的成分(例如後面講到的可溶性二氧化矽和鐵分等)容易溶解在海水中。因此把塊狀爐渣原封不動作為沉設在海中用的石材使用時，和以爐渣為骨料的混凝土製的魚礁相比較，有促進海藻類的發育的效果。
特別是為了在建造藻場的地方促進海藻向沉設的石材上生殖和發育的效果，必須促進在石材表面上的海藻類幼體的發育。由於從本形式的沉設在海中用石材中向水中溶解出有效成分，海藻類的個體越靠近石材越有效，所以對海藻類的幼體的發育特別有效，因此具有能促進海藻類幼體發育的效果。
③把塊狀爐渣作為沉設在海中用的石材使用時，受熔融爐渣的冷卻方法和條件等的制約，一般其大小有個界限(一般最大800mm左右)，難以得到尺寸整齊的大塊石材。與此相反，由粉粒狀爐渣、粗粒狀爐渣、小塊狀爐渣組成的一堆中選出的至少一種爐渣，或經過去除鐵塊處理的粉粒狀和/或粗粒狀的爐渣經碳酸反應固化成的石材，通過在碳酸固化時的形狀的選擇或碳酸固化後鑿出形狀的選擇等，它的大小可任意調整，也容易得到藻場用石材和魚礁等特別希望的大塊石材。
④沉設在海中用石材希望根據海底和海流等情況使用最適合的密度(比重)的石材，例如在汙泥堆積的海底沉設密度大的石材時，石材沉入到汙泥中，起不到藻場用石材和魚礁的作用。由粉粒狀爐渣、粗粒狀爐渣、小塊狀爐渣組成的一堆中選出的至少一種爐渣，或經過去除鐵塊處理的粉粒狀和/或粗粒狀的爐渣，經碳酸反應固化成粉粒狀和/或粗粒狀的爐渣的石材，通過適當調整碳酸固化時的爐渣的膨鬆密度(壓實密度)，可以任意調整其密度。
⑤由經過去除鐵塊處理的粉粒狀和/或粗粒狀的爐渣得到的沉設在海中用石材時，由於除去了主要的鐵塊，用於存在海水貧氧和向海水供應過多鐵分的海域，不會產生因鐵塊氧化引起海水貧氧和向海水供應過多鐵分的問題。再有由這種除去鐵塊的爐渣得到的沉設在海中用石材，除去了鐵塊的部分，有利於碳酸固化的成分較多，所以對保證石材的強度有利。
由於本形式的沉設在海中用石材用顆粒直徑小的爐渣，在碳酸化反應中生成的CaCO3或CaCO3和MgCO3作為粘結劑可緊密固結，所以有足夠的強度，因此在搬運和向海中沉設時即使受到衝擊，以及在海中長時間放置也無須擔心產生破裂和崩潰。
在本形式的沉設在海中用石材中，對應使用海域的情況分別採取適宜的組成，可以在由粉粒狀爐渣、粗粒狀爐渣、小塊狀爐渣組成的一堆中選出的至少一種爐渣，或經過去除鐵塊處理的粉粒狀和/或粗粒狀的爐渣的基礎上，可含有各種添加材料(粉粒狀、粗粒狀或小塊狀的添加材料)。例如這些添加材料可以舉出的有可溶性二氧化矽源的粉粒狀或粗粒狀物質(可溶性二氧化矽、含可溶性二氧化矽的材料)、鐵源的粉粒狀或粗粒狀物質(金屬鐵、含金屬鐵的材料、氧化鐵、含氧化鐵的材料)、粉粒狀或粗粒狀的CaO等。要使作為添加材料的CaO添加到沉設在海中用的石材中，必須要使爐渣中含的CaO或向爐渣有意添加的CaO它們中至少要有一部分未參與碳酸化反應，在碳酸化反應後作為CaO殘存下來。
在沉設在海中用的石材中含的可溶性二氧化矽和鐵源(鐵、氧化鐵)通過它們溶解在海中對海藻類的發育有利。從向海中溶解的能力和對海藻類發育的作用來看，更希望是鐵源中的金屬鐵和含金屬鐵的材料。但是用於存在海水貧氧和向海水中供給的鐵分過剩問題的海域，由經過去除鐵塊處理的粉粒狀和/或粗粒狀的爐渣得到的沉設在海中用的石材時，不能添加這些金屬鐵和含金屬鐵的材料。
成為海底形成紅潮的原因的磷和形成黑潮的原因的硫含量多的情況下，沉設在海中用的石材中含有少量的CaO可以吸附磷和硫，具有防止產生紅潮和黑潮的作用。如前所述，在石材中含大量的CaO的情況下，存在使海水的pH值升高的問題，要吸附磷和硫，在碳酸化反應後殘存少量的CaO就夠了。
作為可溶性二氧化矽源的粉粒狀或粗粒狀物質，有粉粒狀或粗粒狀的可溶性二氧化矽和/或含可溶性二氧化矽的材料。含可溶性二氧化矽的材料可以使用火電站等燃燒煤產生的粉塵和熔渣灰等。其中粉塵含有重量百分比為45～75％左右的可溶性二氧化矽，熔渣灰含有重量百分比50～65％左右的可溶性二氧化矽。
由於高爐水淬爐渣也含有比較多的可溶性二氧化矽，爐渣的一部分或全部使用高爐爐渣，例如煉鋼爐渣和高爐水淬爐渣混合使用，作為可溶性二氧化矽源的添加材料來添加的情況也能得到同樣的效果。
作為鐵源的粉粒狀或粗粒狀物質，有鐵粒等那樣的粉粒狀或粗粒狀的金屬鐵或含金屬鐵的材料、粉粒狀或粗粒狀的氧化鐵和/或含氧化鐵的材料等，特別容易廉價搞到的粉粒狀或粗粒狀物質可以舉出的有鋼鐵生產過程產生的含鐵的粉塵和軋制氧化鐵皮等。含鐵的粉塵一般為煉鐵的粉塵，這樣的粉塵用Fe換算含75％左右的氧化鐵。軋制氧化鐵皮用Fe換算也含70％左右的氧化鐵。
如前所述，在汙泥堆積的海底沉設比重大的石材時，石材會沉入汙泥中，起不到藻場用石材和魚礁等的作用。因此在這種汙泥堆積的海域使用的沉設在海中用的石材，希望用比重比較小的爐渣作為主要的原料，具體地說，至少使用一部分與其他爐渣相比比重比較小的水淬爐渣作主要原料是有效的。
本形式的沉設在海中用的石材具有多孔的性狀，因此得到如上所述的效果。石材的孔隙率沒有特別的限制，一般希望孔隙率在10～70％左右。
下面就本形式的沉設在海中用的石材的製造方法進行說明。
圖5表示本發明的製造方法流程的一個示例，圖6表示按此製造流程的製造工序的示例。鋼鐵生產過程產生的爐渣首先進行回收鐵塊，除去爐渣中含有的相當比例的鐵塊。一般在此回收鐵塊工序中利用破碎機使爐渣顆粒直徑破碎成cm數量級或更小(例如5cm以下)，變成粉粒狀、粗粒狀或小塊狀爐渣後進行回收鐵塊。爐渣為可以回收鐵塊的程度的顆粒直徑就可以，因此把爐渣破碎到利用爐渣的性狀即使是比較粗的粒度，也能進行回收鐵塊的話就行，可以破碎到可以去除鐵塊的粒度的話更好。
在上述回收鐵塊中，回收處理後爐渣中鐵塊含量可以越進行除去鐵塊處理越低，也可以殘存適量的鐵塊。這是因為爐渣中含適量鐵分(特別是金屬鐵、含金屬鐵的材料)通過溶解到海水中，能補充海水中作為營養鹽的鐵分，對海藻類的發育有利。所以一般回收的程度達到回收處理後殘存的鐵塊的含量在重量百分比3％以上就可以。
也有在爐渣自然崩潰成可回收鐵塊程度的顆粒直徑的狀態(也就是說自然崩潰成粉粒狀、粗粒狀或小塊狀的狀態)下裝料的情況，對這樣的爐渣也就沒有必要進行上述的破碎處理。例如爐渣中含有的沒有渣化的CaO在爐渣冷卻凝固後，與空氣中的水分或雨水、冷卻時散落的水反應生成Ca(OH)2，生成時會存在爐渣膨脹崩潰和粉化的情況，鹼度(CaO/SiO2)接近2的爐渣中生成2CaO·SiO2(C2S)，C2S，在爐渣冷卻過程中改變形態引起膨脹，也存在爐渣崩潰、粉化的情況，也就是由於這些原因，粉化、粒狀化或小塊化到可以除去鐵塊程度的顆粒直徑的爐渣，能夠直接進行回收鐵塊。
一般回收鐵塊處理採用磁選機等進行磁選(用磁鐵把爐渣中的粒狀鐵除去的方法)，並不限於此，可以應用比重不同的選取方法，例如利用鐵塊和爐渣的比重差的風選等。
利用回收鐵塊方法可回收爐渣中的主要鐵塊成分。
經過上述回收鐵塊處理的爐渣是從粉粒狀爐渣、粗粒狀爐渣、小塊狀爐渣組成的一堆中選出的至少一種爐渣，然後送到下一個工序進行碳酸固化，或送到它的預處理工序。但是爐渣原料只要是粉粒狀爐渣、粗粒狀爐渣、小塊狀爐渣組成的一堆中選出的至少一種爐渣就可以，因此經過上述的回收鐵塊工序不是必要的條件。
一般經過回收鐵塊工序的爐渣的大多數有大小程度上的差別，粉粒狀或粗粒狀的爐渣佔有一定的比例，因此爐渣中即使混有顆粒直徑比較大的小塊狀爐渣顆粒，由於粉粒狀或粗粒狀的爐渣填在小塊狀顆粒之間，所以幾乎不用擔心會妨礙使爐渣顆粒碳酸固化達到規定的強度。但是在爐渣實際上僅僅是由小塊狀爐渣顆粒組成的情況，和小塊狀爐渣在爐渣中佔的比例較大的情況下，由於爐渣顆粒的接觸面積變小，會妨礙使爐渣顆粒碳酸固化達到規定的強度。因此在這種情況下希望進行粒度調整，增加粉粒狀或粗粒狀的爐渣比例等。
爐渣中的鐵分在爐渣中原來含有的鐵塊(粒狀鐵等)沒有象上述那樣部分或全部回收，而是殘存下來，可以就這樣利用，而要象前面展開講的那樣，要隨意控制爐渣中含有的鐵分含量，並且對爐渣中含有的鐵分的形狀和大小隨意選擇，使爐渣中含有粒狀鐵等所期望的鐵源的話，一旦經去除鐵塊處理爐渣中的鐵塊基本上被全部(除了不可避免的不能去除的鐵塊以外)除去以後，最好採用添加作為添加材料的金屬鐵和/或含金屬鐵的材料的方法。
一般，去除鐵塊處理是用破碎機把爐渣破碎到顆粒直徑為mm數量級或更小(例如5mm以下)後進行。但是爐渣顆粒的直徑達到能進行去除鐵塊處理的程度就可以，因此關於根據爐渣的性狀等在比較粗的粒狀就可以去除鐵塊時，可以把爐渣就破碎到能去除鐵塊的顆粒直徑就行了。關於通過自然粉化等已經成粒狀或粗粒狀的爐渣，有時也不需要進行上述的破碎處理。在去除鐵塊處理時，除了不可避免殘存的鐵塊外，希望儘可能去除爐渣中的鐵塊，一般希望去除鐵塊處理後的爐渣中，鐵塊含量要不足重量百分比的3％。
一般去除鐵塊處理採用磁選機等進行磁選(用磁鐵把爐渣中的粒狀鐵除去的方法)，並不限於此，可以應用比重差的選取方法，例如利用鐵塊和爐渣的比重差的風選等。
一般說來，對於這種經過去除鐵塊處理的爐渣，適量地添加粒狀鐵等的金屬鐵和/或含金屬鐵的材料，能得到含有金屬鐵或含金屬鐵的材料具有所希望的鐵分含量的爐渣。這樣得到的爐渣是含有金屬鐵或含金屬鐵的材料的粉粒狀和/或粗粒狀的爐渣，把這樣的爐渣送到下一個碳酸固化工序或送到它的預處理工序。鐵粒作為金屬鐵和含金屬鐵的材料，是最適合添加到爐渣中的。這樣的鐵粒不僅僅可以是從爐渣中回收的鐵粒，此外也可以使用能夠得到的任何鐵粒。
圖7表示爐渣進行去除鐵塊處理後，不添加金屬鐵和含金屬鐵的材料，製造沉設在海中用石材時的製造流程的一個示例，圖8表示按此製造流程的製造工序的一個示例。鋼鐵生產過程中產生的爐渣首先進行去除鐵塊處理，除去主要的鐵塊成分。由於一般爐渣中的爐渣成分和鐵塊是相互緻密交織的狀態混在一起的，去除鐵塊處理必須把爐渣變成粉粒狀或粗粒狀，因此一般用破碎機把爐渣破碎到顆粒直徑為mm數量級或更小(例如5mm以下)，破碎後進行去除鐵塊處理。但是爐渣的顆粒直徑達到能去除鐵塊處理的程度就可以，在根據爐渣的性狀等在比較粗的粒狀就可以去除鐵塊時，可以把爐渣就破碎成能去除鐵塊的顆粒直徑。
在此去除鐵塊處理中，除了不可避免殘存的鐵塊外，希望儘可能去除爐渣中的鐵塊，一般希望去除鐵塊處理後爐渣中的鐵塊含量低於重量百分比的3％。
自然粉化或粒狀化狀態下，顆粒直徑達到能去除鐵塊程度的可直接裝入上述爐渣，這樣的爐渣沒有必要進行破碎處理。這種爐渣自然粉化的原因如前所述，因這些原因顆粒直徑達到可去除鐵塊程度的粉狀或粉粒狀的爐渣，可以就這樣進行去除鐵塊處理。
一般去除鐵塊處理採用磁選機等進行磁選(用磁鐵把爐渣中的粒狀鐵除去的方法)，並不限於此，可以應用比重差的選取方法，例如利用鐵塊和爐渣的比重差的風選等。
通過上述去除鐵塊處理，去除了爐渣中主要的鐵塊成分。
經過上述去除鐵塊處理的爐渣是粉粒狀和/或粗粒狀的爐渣，把這樣的爐渣送到下一個碳酸固化工序，或送到它的預處理工序。
上述的由粉粒狀爐渣、粗粒狀爐渣、小塊狀爐渣組成的一堆中選出的至少一種爐渣，或經過去除鐵塊處理的粉粒狀和/或粗粒狀的爐渣中，根據需要添加添加材料，再有在碳酸化反應中所必須的CaO、MgO在爐渣中不夠的情況下，根據需要從CaO、MgO、Ca(OH)2、Mg(OH)2中選一種以上添加進去，與爐渣混合。作為添加材料，例如可添加可溶性二氧化矽源的粉粒狀或粗粒狀物質(可溶性二氧化矽、含可溶性二氧化矽的材料)、鐵源的粉粒狀或粗粒狀物質(金屬鐵、含金屬鐵的材料、氧化鐵、含氧化鐵的材料)、CaO等，具體示例如前所述。
在這些添加材料中，可溶性二氧化矽和鐵源(金屬鐵、氧化鐵)通過溶解在海水中有利於海藻類的發育，從向海中溶解的能力和對海藻類發育的作用來看，更希望是鐵源中的金屬鐵和含金屬鐵的材料。但是用於存在海水貧氧和向海水中供給的鐵分過剩問題的海域，由經過去除鐵塊處理的粉粒狀和/或粗粒狀的爐渣得到的沉設在海中用的石材時，不能添加這些金屬鐵和含金屬鐵的材料。
此外添加材料和CaO等的添加原料和爐渣的混合方法，可以採用以下的任何方法。例如把從回收鐵塊處理設備或去除鐵塊處理設備中排出的爐渣和添加原料在料鬥內混合的方法；在回收鐵塊處理設備或去除鐵塊處理設備內把添加原料加入到去除鐵塊處理後的爐渣中混合的方法；用挖土機等重型機械混合的方法；用混凝土攪拌車(混凝土攪拌裝置)混合的方法等。
在此階段根據需要也可以進行爐渣的水分調整。關於水分調整問題在後面要詳細敘述。
為了要進行碳酸固化，把根據需要經過加入添加材料、混合、並進行水分調整等這樣處理的爐渣堆積成堆或填充到任意的空間。
把爐渣堆積成堆時，用堆垛的方式也沒關係，但是希望使吹入的二氧化碳氣能在整個堆垛中充分流動，並且為防止爐渣因飛散和雨水造成流失，要用薄板覆蓋住堆垛。
要把爐渣堆積或填充，例如可以使用用隔板圍住三個面的坑、用隔板圍住四個面的砂箱或容器等。其中在坑內堆積或填充爐渣的情況也與上述堆垛的情況相同，希望用薄板等覆蓋住堆垛或填充層。在使用砂箱或容器的情況也希望用薄板覆蓋住爐渣填充層或設置箱蓋。圖6和圖8表示在砂箱內形成填充層A的情況。
爐渣的堆積量或填充量沒有特定的限制，例如數噸至數百噸規模的堆積量或填充量都可以，或者相當於一塊石材至數十塊石材的堆積量或填充量也可以，可以是任意的數量。但是爐渣的堆積量或填充量頂多是碳酸固化後的堆垛或填充層用重型機械可以容易地破碎，易於把塊狀石材鑿下來運出去，而且這樣的破碎鑿下來的塊狀石材具有有利於海藻類的附著的凹凸狀斷面的優點。因此從生產能力以及藻場用石材和魚礁的功能方面來看，希望爐渣堆積量或填充量要多到一定程度。
對應於要製造的石材的密度，希望要調整爐渣的堆垛或填充層的膨鬆密度(壓實密度)。也就是說沉設在海中用的石材希望要根據海底的狀態等調整密度，例如海底是泥質或汙泥質的情況下，為了不使石材沉入泥和汙泥中，希望使用密度比較低的石材，另一方面海底是巖礁等情況下，為了不使石材在海流中流動，希望使用密度比較高的石材。此外由於石材的疏鬆度(孔隙率)造成海藻類的附著、發育的程度和從石材內部溶解出的有效成分的情況也不同，有時也希望要根據海域的不同調整使用石材的疏鬆度的情況。
用本形式的方法製造的石材的密度與爐渣的堆垛或填充層的膨鬆密度(壓實密度)有關，因此根據上述的需要要調整爐渣堆垛或填充層的夯實的程度，通過調整膨鬆密度能夠很容易地調整石材的密度。
爐渣堆垛或填充層夯實的程度是任意的，但通常膨鬆比重/真比重在0.3～0.9範圍，也就是說要夯實到堆垛或填充層內的孔隙率為70～10％的程度。
爐渣的堆垛或填充層的夯實，可以採用從堆垛或填充層的上部用重型機械夯實的方法，以及使堆垛或填充層振動夯實的方法，在進行夯實時通過調整夯實的程度對堆垛或填充層的膨鬆密度進行調整。在製造密度特別低的石材時，也可以不夯實，把爐渣堆積或填充後就進行碳酸固化。
作為夯實的具體方法，例如對在如上所述的坑、砂箱或容器內的堆垛或填充層進行夯實時，預先在坑、砂箱或容器的內側作出表示目標體積的標示線、把知道重量的爐渣放入它們的內部後，進行夯實使堆垛或填充層的上面達到上述標示線的高度。
在完成以上的堆垛或填充層膨鬆比重的調整以後，使其堆垛或填充層在二氧化碳氣存在的條件下進行碳酸化反應，使爐渣碳酸固化。具體地說是向爐渣的堆垛或填充層內吹入二氧化碳氣或含有二氧化碳氣的氣體，或者是把堆垛或填充層放置在二氧化碳氣或含有二氧化碳氣的氣體的氣氛下，對爐渣進行碳酸固化。
向堆垛或填充層內吹入二氧化碳氣或含有二氧化碳氣的氣體的方法沒有特別的限制，在堆垛或填充層的底部設置吹入裝置，通過這樣的氣體吹入裝置吹入氣體是最有效的。具體地說，在堆垛或填充層的底部(在用坑、砂箱或容器的情況下是它們的底板)，以適當的配置密度設置供氣用的配管或軟管等，在這些配管或軟管上以適當的間距(例如30～300mm×40～400mm)設有氣體噴吹孔，可以從氣體噴吹孔吹出二氧化碳氣或含有二氧化碳氣的氣體。
此外作為把堆垛或填充層放置在二氧化碳氣或含有二氧化碳的氣體的氣氛中的方法，可以採用把堆垛或填充層放置在密閉的空間(包括容器等)內，以任意的狀態向此空間內供給二氧化碳氣或含有二氧化碳的氣體。
作為使用的含二氧化碳的氣體，例如適合的氣體有在綜合鋼鐵廠內石灰廠的排放氣體(一般CO225％左右)和加熱爐排放氣體(一般CO26.5％左右)，但也不僅限於這些氣體。再有會出現含二氧化碳的氣體中二氧化碳濃度過低和處理效率降低的問題，此外沒有什麼特殊的問題。因此二氧化碳濃度沒有特別的限制，但考慮有效地進行處理，希望二氧化碳濃度在3％以上。
此外二氧化碳氣或含二氧化碳的氣體的吹入量也沒有特別的限制，爐渣堆垛或填充層不流動的程度可吹入氣體就行，一般作為標準能保證吹入氣體的量在0.004～0.5m3/min·t就可以。吹入氣體的時間(碳酸化處理時間)也沒有特別的限制，作為標準希望是二氧化碳氣(CO2)的吹入量達到爐渣重量的3％以上的時間，也就是說換算成氣體的量，每1t材料要供給15m3以上的二氧化碳氣(CO2)。
向爐渣堆垛或填充層吹入二氧化碳氣或含二氧化碳的氣體可以是常溫，與常溫相比，高溫氣體僅從反應的能力方面來看是有利的。氣體溫度的上限是CaCO3分解成CaO和CO2，MgCO3分解成MgO和CO2的溫度，使用氣體的溫度必須是即使用高溫氣體也不發生這樣的分解的溫度。實際操作的最佳溫度也需要考慮水分的狀態等其他條件來決定。
要利用CaO、MgO和二氧化碳氣的反應使爐渣碳酸固化必須要有水分，爐渣的粒度等不同最適宜的水分不同，在碳酸化處理開始之前，爐渣中含水量在3～10％的程度是合適的。這是由於通過CaO、MgO和二氧化碳氣溶解在水中，促進碳酸化反應的結果。因此根據需要把爐渣的水分調整到最合適的值後，在二氧化碳氣存在的條件下發生碳酸化反應。為此在爐渣含水量過低的情況下，希望在圖5、圖7的混合過程中向爐渣中加水，進行提高爐渣含水量的調整。一旦把二氧化碳氣或含二氧化碳的氣體吹入水中使H2O飽和後，通過向堆垛或填充層吹氣，可以防止爐渣的乾燥，促進碳酸化反應。也可以把混合物的水分調整到碳酸化處理後的塊狀物的壓縮強度最大的含水量的值。此含水量的值按以下方法求出(a)對於100份重量的爐渣原料，準備加了爐渣原料顆粒的吸水率的3倍以上的任意量的水的爐渣原料。上述的吸水率為JIS A1109或A1110中規定的細骨料或粗骨料的吸水率。
(b)把各種爐渣原料填充在砂箱中製成填充層，要使乾燥時的氣孔率一定。
(c)向填充層吹入一定量的10～40℃的加溼二氧化碳氣，進行一定時間的碳酸化養護，使爐渣原料固化。
(d)測定了固化後的爐渣的壓縮強度，求出壓縮強度的最大值。對應最大值的水分的值為最合適的水分。
通過向爐渣堆垛或填充層內供給二氧化碳氣或含二氧化碳的氣體，如先前所述，通過CaO(或Ca(OH)2)、MgO(或Mg(OH)2)與二氧化碳氣的反應生成CaCO3、MgCO3，此CaCO3或CaCO3和MgCO3成為粘結劑使爐渣顆粒(與添加材料混合的情況下是爐渣顆粒和添加材料的顆粒)固結。
這樣的碳酸固化完成後，根據需要用重型機械把堆垛或填充層破碎成適當的大小，鑿成塊狀的沉設在海中用的石材。因此根據鑿塊的大小，可以得到任意大小的石材。通常塊狀的石材鑿成80～1500mm的大小，通過鑿斷時破碎，石材上形成海藻類容易附著的凹凸的斷面。
本形式的製造方法中如果填充層的容積足夠的小，不進行上述的鑿斷就這樣作為石材利用也可以。
本形式的製造方法有以下優點①由於是在堆垛或填充層的狀態下使爐渣碳酸固化，通過調整堆垛或填充層的夯實程度來調整膨鬆比重，沉設在海中用石材的密度可以簡單地進行調整。如前所述，沉設在海中用的石材希望要根據海底和海流的情況等，適當調整密度和疏鬆度，能夠任意而且簡單地進行這樣的調整，作為沉設在海中用的石材的製造方法是一大優點。作為以前的技術已經知道用碳酸固化造球團的技術，用這樣的造顆粒的方法在寬的範圍調整非處理材料的密度是困難的。
②本形式的方法是在堆垛或填充層的狀態下使爐渣碳酸固化，碳酸固化後把堆垛或填充層破碎成適當的大小，鑿成所希望的大小塊狀石材，或把填充層原封不動作為塊狀石材使用，所以對鑿成的石材的大小和填充層的大小進行適當的選擇，能夠得到任意大小(例如80～1500mm)的石材，也容易得到藻場用石材和魚礁等特別希望的大塊的石材。用上述造球團顆粒等的以前的技術，得到的塊狀物的大小充其量限度30～50mm左右，而且不可避免地產生尺寸小塊狀物。因此用本形式的方法能夠得到大塊石材，作為沉設在海中用的石材的製造方法具有明顯的優點。
③碳酸固化後爐渣的堆垛或填充層用重型機械破碎，通過採用鑿取塊狀石材的方法能夠得到具有海藻類容易附著的凹凸表面(斷面)的塊狀石材。
本形式的沉設在海中用的石材在以藻場用石材、建海岸用石材、魚礁等為目的使用的情況下具有優良的特性，除這樣的目的以外，例如海底支架用石材、以改善或淨化海底的底泥為目的石材等，不用說能用於各種目的，即使在這種目的使用的場合，在海藻類的發育等方面也會具有上述良好的效果。
實施例3轉爐爐渣粉(回收鐵塊後的含小塊狀爐渣的爐渣，含鐵分量重量的12％)的爐渣顆粒的最大粒度約30mm，而且粒度5mm以下的顆粒的比例大約佔重量的70％，在寬4m×進深6m的坑內把轉爐爐渣粉堆積成1.5m高，適當夯實後把坑密封，按供氣量50Nm3/hr的比例供二氧化碳氣三天，使爐渣碳酸固化。把這樣的碳酸固化的爐渣用重型機械破碎分割，得到尺寸大約為1.0～1.5m的塊狀的藻場用的石材。
作為對比例，在尺寸為1.5m×1.5m×1.5m的砂箱內流入砂漿，硬化後的混凝土塊用破碎機(切巖機)切成2塊，得到有破碎面的藻場用的石材。
選定天然藻場附近的4m水深的海底作為製造試驗藻場的場所，把上述本實施例的石材15塊和對比例的石材20塊分別沉設在直徑約10m的範圍內。對比例的石材把破碎面放作上面。沉設此石材的時期選定天然藻場的海藻類要放出孢子之前的時期，目的是在海藻類的孢子等附著前，海中的沉降物不覆蓋在石材的表面。
1年後調查此石材沉設場所的結果，確認了所有的石材上都有海藻類附著和發育，用收割一坪的作物調查的方法調查了海藻類的發育量，其結果是在對比例的石材上的溼重956g/m2，在本發明例的石材上的溼重1121g/m2，確認了本發明例的石材上海藻類的附著率和發育能力良好。
實施例4把粒度3mm以下的轉爐爐渣粉(經過去除鐵塊處理的爐渣粉，含鐵分量重量的2％)在寬4m×進深6m的坑內把轉爐爐渣粉堆積成1.5m高，適當夯實後把坑密封，按供氣量50Nm3/hr的比例供二氧化碳氣三天，使爐渣碳酸固化。把這樣的碳酸固化的爐渣用重型機械破碎分割，得到尺寸大約為1.0～1.5m的塊狀的藻場用的石材。
作為對比例，在尺寸為1.5m×1.5m×1.5m的砂箱內流入砂漿，硬化後的混凝土塊用破碎機(切巖機)切成2塊，得到有破碎面的藻場用的石材。
選定天然藻場附近的4m水深的海底作為製造試驗藻場的場所，把上述本發明例的石材15塊和對比例的石材20塊分別沉設在直徑約10m的範圍中。對比例的石材把破碎面放作上面。沉設此石材的時期選定在天然藻場的海藻類要放出孢子之前的時期，目的是在海藻類的孢子等附著前，海中的沉降物不覆蓋在石材的表面。
1年後調查此石材沉設場所的結果，確認了所有的石材上都有海藻類附著和發育，用收割一坪的作物調查的方法調查了海藻類的發育量，其結果是在對比例的石材上的溼重579g/m2，在本形式例的石材上的溼重695g/m2，確認了本形式例的石材上海藻類的附著率和發育能力良好。
如上所述，採用本形式沒有導致海水pH值升高和貧氧，而且在作為藻場用的石材、建海岸用的石材或魚礁等使用時，在海藻類的發育方面也能發揮優良的性能，再加上能夠提供大小和密度容易調整的沉設在海中用的石材。
採用本發明的經過去除鐵塊處理的爐渣原料製造的沉設在海中用的石材，除了有上述的效果外，還可以在需要抑制因鐵分的氧化造成海水貧氧和向海水中提供過剩的鐵分的海域，具有能夠抑制因鐵分的氧化造成海水貧氧和向海水中提供過剩的鐵分的效果。
特別是用本形式的製造方法，由於是在堆垛或填充層的狀態下使爐渣進行碳酸固化，所以利用調整堆垛或填充層夯實的程度、適當選擇碳酸固化後鑿開的石材的大小和填充層的大小等，能夠簡單而且低成本地製造任意密度和大小的沉設在海中用的石材。
在爐渣中具有在冷卻時生成的γ-態鈣矽酸鹽的相變膨脹和因游離CaO的水合產生的膨脹等造成粉化的性質，以前這樣粉化的爐渣除了一部分作為水泥的原料使用以外，沒有別的用途，大部分廢掉。在本形式中這樣的粉化爐渣也能作為原料來利用，受成分的制約作為水泥等的原料來利用有困難，對難以有效利用的爐渣(例如脫磷爐渣和脫矽爐渣)也能作為原料來利用，所以從能有效利用鋼鐵生產過程產生的爐渣的方面來看，這也是非常有用的發明。沉設河流中用的石材及其製造方法本發明人試驗和研究的結果發現以下事實(1)粉粒狀、粗粒狀或小塊狀的爐渣，特別是含有適量鐵分的爐渣經碳酸化反應生成CaCO3或CaCO3和MgCO3，CaCO3或CaCO3和MgCO3作為粘結劑使爐渣固結成塊狀。用它作沉設河流中用的石材不會使河流的pH值升高，而且在河流中作為河床用的石材沉設在水中或鋪設後，在魚類的生存空間的形成和藻類等的水生植物的發育方面具有很好的效果。特別是對沉設或鋪設在河流的堤壩和堤岸等的魚道等的人工構造部位和人工河床上後，可以看出對魚類以外的水中生物的移動和水生植物的發育方面具有很好的效果。
(2)另一方面，對於必須抑制因鐵分氧化造成河水的貧氧和向河水中供給過剩的鐵分的流域，使用經過去除鐵塊處理的粉粒狀或粗粒狀的爐渣，發生碳酸化反應生成CaCO3或CaCO3和MgCO3，用CaCO3或CaCO3和MgCO3作為粘結劑使爐渣固結成塊狀。用它作沉設河流中用的石材不會造成因鐵分氧化引起的河流水的貧氧和向河流水中供給過剩的鐵分，以及不會使河水的pH值升高，而且對藻類的發育方面等具有很好的效果。
(3)為了能得到上述塊狀的沉設河流用的石材，把粉粒狀、粗粒狀或小塊狀的爐渣，或者是經過去除鐵塊處理的粉粒狀或粗粒狀的爐渣按所期望的密度堆積或填充，通過使此堆垛或填充層在二氧化碳氣存在的條件下發生碳酸化反應，把上述爐渣固結的製造方法是有效的。採用這樣的製造方法可以廉價地製造可適用於河床和水流等情況、以及除河床用、魚道用等以外別的用途的任意密度和大小的石材，也非常容易製造大塊的石材。
本形式的特徵如下(1)這是以鋼鐵生產過程中產生的爐渣為主要原料的沉設河流中用的石材，其特徵為在碳酸化反應中生成的CaCO3作為粘結劑使爐渣固結成塊狀的石材。此爐渣是從粉粒狀爐渣、粗粒狀爐渣和小塊狀爐渣組成的一組中選出來的至少一種爐渣。此爐渣也可以是經過去除鐵塊處理的粉粒狀或粗粒狀的爐渣。
(2)這是以鋼鐵生產過程中產生的爐渣為主要原料的沉設河流中用的石材，其特徵為在碳酸化反應中生成的CaCO3和MgCO3作為粘結劑使爐渣固結成塊狀的石材。但是包括MgCO3以水合物、氫氧化物或復鹽形式存在的情況。此爐渣是從粉粒狀爐渣、粗粒狀爐渣和小塊狀爐渣組成的一組中選出來的至少一種爐渣。此爐渣也可以是經過去除鐵塊處理的粉粒狀或粗粒狀的爐渣。
(3)這是以鋼鐵生產過程中產生的爐渣和粉粒狀和/或粗粒狀的添加材料為主要原料的沉設河流中用的石材，其特徵為在碳酸化反應中生成的CaCO3作為粘結劑使爐渣和添加材料的混合物固結成塊狀的石材。此爐渣是從粉粒狀爐渣、粗粒狀爐渣和小塊狀爐渣組成的組合中選出來的至少一種爐渣。此爐渣也可以是經過去除鐵塊處理的粉粒狀或粗粒狀的爐渣。
(4)這是以鋼鐵生產過程中產生的爐渣和粉粒狀和/或粗粒狀的添加材料為主要原料的沉設河流中用的石材，其特徵為在碳酸化反應中生成的CaCO3和MgCO3作為粘結劑使爐渣和添加材料的混合物固結成塊狀的石材。但是包括MgCO3以水合物、氫氧化物或復鹽形式存在的情況。此爐渣是從粉粒狀爐渣、粗粒狀爐渣和小塊狀爐渣組成的組合中選出來的至少一種爐渣。此爐渣也可以是經過去除鐵塊處理的粉粒狀或粗粒狀的爐渣。
(5)這是製造沉設河流中用的石材的製造方法，其特徵為在鋼鐵生產過程中產生的爐渣中，根據需要從CaO、Ca(OH)2、MgO、Mg(OH)2中選出一種以上與其混合後，用此爐渣堆垛或在任意空間內製成填充層，使此爐渣堆垛或填充層在二氧化碳氣存在的條件下發生碳酸化反應，使爐渣固結成塊狀石材。此爐渣是從粉粒狀爐渣、粗粒狀爐渣和小塊狀爐渣組成的組合中選出來的至少一種爐渣。此爐渣也可以是經過去除鐵塊處理的粉粒狀或粗粒狀的爐渣。
(6)這是製造沉設河流中用的石材的製造方法，其特徵為鋼鐵生產過程中產生的爐渣和粉粒狀和/或粗粒狀的添加材料，並根據需要從CaO、Ca(OH)2、MgO、Mg(OH)2中選出一種以上與其混合後，用此爐渣堆垛或在任意空間內製成填充層，使此爐渣堆垛或填充層在二氧化碳氣存在的條件下發生碳酸化反應，使爐渣和添加材料固結，得到爐渣和添加材料成塊狀的石材。此爐渣是從粉粒狀爐渣、粗粒狀爐渣和小塊狀爐渣組成的組合中選出來的至少一種爐渣。此爐渣也可以是經過去除鐵塊處理的粉粒狀或粗粒狀的爐渣。
本形式是以鋼鐵生產過程中產生的爐渣為主要原料的沉設河流中用的石材，這樣的爐渣可以是高爐緩冷爐渣、高爐水淬爐渣等的高爐系列爐渣；預處理爐、轉爐、鑄造等工序產生的脫矽爐渣、脫硫爐渣、脫磷爐渣、脫碳爐渣、鑄造爐渣等的煉鋼系列爐渣、礦石還原爐渣、電爐爐渣等，並不限於這些爐渣，也可以混合使用兩種以上的爐渣。
上述鋼鐵生產過程中產生的爐渣含有程度不同的比較多的(一般重量比為百分之幾到30％)鐵塊(粒狀鐵等鐵的成分)，為了把這樣的鐵在鋼鐵生產過程中再循環利用，要進行爐渣中鐵塊的回收。一般為進行回收鐵塊要把爐渣進行破碎處理。因此包括原來就為粉狀、粗粉狀或小塊狀態的爐渣，而經過回收鐵塊工序的爐渣必然也是粉粒狀、粗粒狀、小塊狀的。一般經過這種回收鐵塊工序的爐渣顆粒的顆粒直徑為cm數量級或更小(例如5cm以下)。
本形式的沉設河流中用的石材是以粉粒狀爐渣、粗粒狀爐渣和小塊狀爐渣中至少一種為原料的。但是本發明中採用的爐渣可以是粉粒狀爐渣、粗粒狀爐渣和小塊狀爐渣中的至少一種爐渣，並不把經過上述的回收鐵塊工序作為必要的條件。
把這些爐渣用於沉設河流中用的石材原料時，一般爐渣中的含鐵量不低於用經去除鐵塊處理的爐渣作為石材的原料的情況也是可以的。倒不如說在爐渣中含有適量的鐵(特別是粒狀鐵等的金屬鐵和含金屬鐵的材料)是好的。這是由於在爐渣中含有適量的鐵分溶到河水中，補充作為河水中營養鹽的鐵分，對海藻類的發育有利。為此在爐渣中鐵的含量重量比在3％以上是適當的。
根據沉設石材的河流的情況，存在因爐渣中含的鐵塊氧化造成河水貧氧和向河水中供給過量的鐵分問題的情況下，對使用的爐渣進行去除鐵塊處理後，作為石材的原料使用，不再添加上述金屬鐵和含金屬鐵的材料。
上述鋼鐵生產過程產生的爐渣含有程度不同的比較多的鐵塊，這樣的爐渣中的鐵塊也可以通過上述回收鐵塊處理回收相當比例的鐵塊。可是一般爐渣成分和鐵塊是以相互交織的狀態混合在一起，所以一般在回收鐵塊工序中進行一定程度的破碎處理不能把鐵塊充分去除，為此在回收鐵塊工序後在爐渣中也會殘存有相當數量的鐵塊。因此僅僅通過把回收鐵塊後的爐渣得到的石材沉設在河流中時，根據沉設的流域的不同會產生爐渣中含的鐵塊氧化造成河水貧氧和向河水中供給過剩鐵分的問題。因此對於適用這樣流域的石材，應該使用經過去除鐵塊處理，除去主要鐵分的爐渣作原料。
一般在爐渣中爐渣成分和鐵塊是緊密相互交織的狀態混合在一起，所以必須在鐵塊處理時把爐渣搞成粉粒狀或粗粒狀去除鐵塊(用磁選等方法去除)，因此包括原來為粉狀或粗粒狀的爐渣，而作為原料的經過去除鐵塊工序的爐渣必然變成粉粒狀和/或粗粒狀。一般經這樣的去除鐵塊工序的爐渣顆粒的顆粒直徑為mm數量級或更小(例如5mm以下)。
因此本發明的沉設河流中的石材適用於存在河流貧氧和向河水中供給的鐵分過剩問題的河流，是以經過去除鐵塊處理的粉粒狀和/或粗粒狀的爐渣為原料的。
在去除鐵塊處理中除了不可避免殘存的鐵塊成分以外，希望要儘可能除去爐渣中的鐵塊。一般希望爐渣中的鐵分(鐵塊)含量低於重量百分比3％。
在本形式中上述的由粉粒狀爐渣、粗粒狀爐渣、小塊狀爐渣組成的一堆中選出的至少一種爐渣，或經過去除鐵塊處理的粉粒狀和/或粗粒狀的爐渣作為主原料，在碳酸化反應中生成的CaCO3或CaCO3和MgCO3作為粘結劑使其固結(碳酸固化)。可以看出塊狀的石材作為河床用的石材等沉設河流中用的石材、特別是魚道等人工結構和人工河床用的石材是非常適用的原料。
一般鋼鐵生產過程產生的爐渣含有相當數量(通常為重量百分比20％～60％)的CaO，本發明的沉設河流中用的石材是採用經過去除鐵塊處理的粉粒狀和/或粗粒狀的爐渣，在爐渣中含有的CaO或由CaO變化得到的Ca(OH)2(包括根據需要添加的CaO、Ca(OH)2)，通過上述反應使其變化成CaCO3，把CaCO3作為粘結劑使爐渣顆粒(在含添加材料的情況下為添加材料顆粒和爐渣顆粒)固結成塊狀的石材。
此外在大部分的爐渣中，含CaO的同時含有一定量的MgO，本形式是以這樣的爐渣作為原料的沉設河流中用的石材，MgO或由MgO變化得到的Mg(OH)2(包括根據需要添加的MgO、Mg(OH)2)通過上述碳酸化反應使其變化成MgCO3，把此MgCO3和CaCO3作為粘結劑使爐渣顆粒(在含添加材料的情況下為添加材料顆粒和爐渣顆粒)固結成塊狀得到的石材。
在鋼鐵生產過程中產生的爐渣中含的CaO和MgO的一部分或全部，經過一定時間的吸收水分或其他原因有時會轉變成Ca(OH)2和Mg(OH)2等，上述這種情況作為在本發明中利用的爐渣沒有問題，這些Ca(OH)2和Mg(OH)2也可通過碳酸化反應分別變成CaCO3和MgCO3，能夠得到本形式的沉設河流中用的石材。
本形式的沉設河流中用的石材可以作為河床用的石材、魚道用的石材等在水中沉設或鋪設來使用。把本發明的石材設置在水中的形式是任意的，不單單是沉設，在適當的結構部位固定地鋪設也可以。
本形式的沉設河流中用的石材，特別適合用於魚道用石材等的人工結構部位和人工河床等的沉設或鋪設，其中作為魚道用的石材至少在魚道的底部沉設或固定地鋪設。在魚道以外的部位，例如水流過的人工結構部位的上面(例如形成堤岸的渠首工程的一部分或全部的人工結構部位的緩斜面)和固定構築的人工河床(例如用石塊鋪砌或石塊堆砌構築的河床)等，也可以固定地鋪設其任意的結構部位。
使用本形式的沉設河流中用的石材時的形式(大小和形狀等)是任意的，例如大小可以是從1000mm以上的數量級到數十mm左右的數量級，根據用途可適當選擇。在魚道和其它人工結構部位或人工河床等固定鋪設時，為了容易施工而且根據場合僅僅用石材堆砌就能固定鋪設，希望使用塊狀、板狀、或瓦狀或近似形狀(定形材)。但是在魚道中的底部只使用塊狀的非定形材沉設的形式也可以。
圖9的(a)～(c)是表示用本發明的石材鋪設或沉設魚道等的人工結構部位或人工河床情況的結構示例，其中(a)是在傾斜式的魚道底部固定鋪設塊狀或板狀等形狀的石材40a的例子。當固定這些石材40a時根據需要也可以用砂漿。在此例子中把斷裂面40(破碎或破斷面)作為構成魚道的底面的石材面。此斷裂面40是把用碳酸固化得到的石材塊破碎或弄斷時形成的破碎或破斷面，由於與碳酸固化的表面相比凹凸顯著，所以在容易使水中生物移動方面更有效。圖9的(b)是階梯式魚道底部(各階梯)非固定式鋪設塊狀石材40b的例子。圖9(c)是在除魚道以外的人工結構部位或人工河床上固定鋪設塊狀或板狀等形狀的石材40c的例子，這樣的結構作為可以適用魚道以外的人工結構部位，例如可以舉出構成堤岸等的渠首工程的緩斜面等的例子。
本形式的沉設河流中用的石材作為沉設或鋪設河床等使用的石材，有以下優點
①由於爐渣中含的CaO(或由CaO生成的Ca(OH)2)的大部分變成CaCO3，所以能防止因CaO溶解到河水中而造成河水的pH值升高，和由於石材周圍的pH值升高造成藻類的附著、發育遲緩的問題。一般自然石(石灰石)的pH值為9.3左右，混凝土的pH值為12～12.5左右，本發明的沉設河流中用的石材在製造時利用上述的中和反應可以與自然石相當，pH值在10以下。
②由於粉粒狀和/或粗粒狀的爐渣經碳酸固化得到的塊狀物的總體(表面及內部)具有多孔的性質，因此藻類等水生植物容易附著在石材表面，而且由於石材內部也是多孔狀，使石材中含的對藻類等的發育有利的成分容易溶解在水中，對藻類的發育有好處。
③把塊狀爐渣作為沉設河流中用的石材使用時，受熔融爐渣的冷卻方法和條件的制約，一般其大小有個界限(一般最大800mm左右)，難以得到尺寸整齊的大塊石材。與此相反，由粉粒狀和/或粗粒狀爐渣經碳酸反應固化的石材，通過在碳酸固化時的形狀的選擇或碳酸固化後鑿出形狀的選擇等，它的大小可任意調整，所以也容易得到放置在河流中用的大塊石材、沉設或鋪設河床的中塊石材、小塊石材(破碎狀石材)等，容易得到任意大小的石材。
④沉設河流中用的石材希望根據河床的狀況和水流的速度等情況使用密度(比重)最適合的石材，這一點希望粉粒狀和/或粗粒狀的爐渣經碳酸反應固化成石材，通過適當調整碳酸固化時的爐渣的膨鬆密度(壓實密度)，可以任意調整其密度。
⑤由經過去除鐵塊處理的粉粒狀和/或粗粒狀的爐渣得到的沉設河流中用石材的情況下，由於除去了主要的鐵塊，適用於存在著河水貧氧和向河水供應過多鐵分的問題的流域，不會產生因鐵塊氧化引起河水貧氧和向河水供應過多鐵分的問題。再有由這種除去鐵塊的爐渣得到的沉設河流中用的石材，除去了鐵塊的部分有利於爐渣碳酸固化的成分相對較多，所以對保證石材的強度有利。
⑥一般由於本發明的石材是從固結的堆垛或填充層鑿下的石材，具有見稜見角的形狀，所以把它沉設或鋪設在河床的情況下，與一般在河流中見到的鵝卵石或類似形狀的自然石相比，在石材之間和石材與河底之間容易產生大的空間，這對水中生物來說容易形成有用的生存、休息空間。
如前所述，本發明的沉設河流中用的石材在河流用途中，特別是作為魚道等的水流動的人工結構部位和人工河床用的石材(以下以魚道用的石材為例說明)特別合適，使用作為這樣的用途的石材時具有以下除上述各點以外的的優點。
⑦由粉粒狀和/或粗粒狀的爐渣經碳酸固化得到的塊狀物的表面具有多孔的性質，有無數的凹凸，所以在把它沉設或鋪設在魚道底部時，對用爪等鉤住在河床(石頭等突起的表面和水生植物)上移動的水中生物(例如甲殼類和水生昆蟲等)也容易在魚道中移動。特別是本發明的石材由於具有上述的多孔形表面有凹凸，而且pH值也與自然石相當，具有有效成分容易溶解的性質，所以藻類等水生植物容易附著、發育，由於這樣的水生植物的附著、發育，上述水中生物更容易在魚道中移動。
⑧使用石材作為魚道用的時候，魚道內可以僅沉設塊狀石材，為了防止因水的流動使石材流失，希望把塊狀或板狀等形狀的石材固定鋪設在魚道底部。由於使粉粒狀和粗粒狀的爐渣碳酸固化的石材製造時能夠做成任意的形狀，容易得到塊狀或板狀的石材，所以通過使用這樣的石材固定鋪設魚道底部時施工容易，而且可以可靠地鋪設。
⑨與以前的發泡混凝土相比可以降低施工成本，由於與混凝土相比pH值也低，所以對沿魚道底部移動的水中生物特別好。
本發明的沉設河流中用的石材由於顆粒直徑小的爐渣通過碳酸化反應生成的CaCO3或CaCO3和MgCO3作為粘結劑緊密地固結，所以具有足夠的強度，因此在搬運和向河流中沉設或鋪設時受到衝擊或長期放置在水中，也不必擔心會產生破裂和崩毀。
本形式的沉設河流中用的石材中，由於對應使用的場所等情況分別採取適宜的組成，可以在由粉粒狀和/或粗粒狀爐渣，同時可以含有各種添加材料(粉粒狀和/或粗粒狀的添加材料)。作為這些添加材料例如可以舉出的有可溶性二氧化矽源的粉粒狀或粗粒狀物質(可溶性二氧化矽、含可溶性二氧化矽的材料)、氧化鐵源的粉粒狀或粗粒狀物質(氧化鐵、含氧化鐵的材料)。
沉設河流中用的石材中含的可溶性二氧化矽和氧化鐵通過溶解在水中，對藻類等水中植物的發育有利。
作為可溶性二氧化矽源的粉粒狀或粗粒狀物質有粉粒狀或粗粒狀的可溶性二氧化矽和/或含可溶性二氧化矽的材料。含可溶性二氧化矽的材料可以使用火電站等燃燒煤產生的粉塵和熔渣灰等。其中粉塵重量百分比為45～75％左右，熔渣灰含有重量百分比50～65％左右的可溶性二氧化矽。
由於高爐水淬爐渣也含有比較多的可溶性二氧化矽，把爐渣的一部分或全部用高爐水淬爐渣，例如煉鋼爐渣和高爐爐渣混合使用，也能得到添加作為可溶性二氧化矽源的添加材料的情況同樣的效果。
作為氧化鐵源的粉粒狀或粗粒狀物質有粉粒狀或粗粒狀的氧化鐵和/或含氧化鐵的材料等，特別容易搞到的廉價的粉粒狀或粗粒狀物質可以舉出的有鋼鐵生產過程產生的含鐵的粉塵和軋制氧化鐵皮等。含鐵的粉塵一般為煉鐵的粉塵，這樣的粉塵Fe換算含75％左右的氧化鐵鐵。軋制氧化鐵皮Fe換算也含70％左右的氧化鐵。
在想得到比重比較小的石材時，與其他的爐渣相比至少有一部分採用比重比較小的水淬爐渣作主要原料是有效的。
本發明的沉設河流中用的石材具有比較疏鬆的性質，因此能夠得到上述②的效果。石材的孔隙率沒有特定的限制，一般希望約10～70％的孔隙率。
下面對本形式的沉設河流中用的石材的製造方法進行說明。
圖10表示本發明方法的製造流程，圖11表示製造工序的一個示例。鋼鐵生產過程產生的爐渣首先進行去除鐵塊處理，去除主要的鐵塊成分(鐵粒)。一般爐渣中的爐渣成分和鐵塊是相互緻密交織的狀態混在一起的，去除鐵塊處理必須把爐渣變成粉粒狀或粗粒狀，因此一般用破碎機把爐渣破碎到顆粒直徑為mm數量級或更小(例如5mm以下)，破碎後進行去除鐵塊處理。但是爐渣的顆粒直徑達到能進行去除鐵塊處理的程度就可以，關於根據爐渣的性狀等在比較粗的粒狀就可以去除鐵塊的，就可以把爐渣破碎成能去除鐵塊的顆粒直徑。
也可把顆粒直徑達到能去除鐵塊程度的自然粉化或粒狀化狀態下的爐渣裝入，這樣的爐渣沒有必要進行破碎處理。
一般去除鐵塊處理採用磁選機等進行磁選(用磁鐵把爐渣中的粒狀鐵除去的方法)，但並不限於此，可以應用比重差選取方法，例如利用鐵塊和爐渣的比重差的風選等。
利用去除鐵塊處理把爐渣中的主要鐵塊成分去除。
經過去除鐵塊處理的粉粒狀和/或粗粒狀的爐渣中，根據需要添加添加材料，再有在碳酸化反應中所必須的CaO、MgO在爐渣中不夠的情況下，根據需要從CaO、MgO、Ca(OH)2、Mg(OH)2中選一種以上添加進去，與爐渣混合。作為添加材料，例如可添加可溶性二氧化矽源的粉粒狀或粗粒狀物質(可溶性二氧化矽、含可溶性二氧化矽的材料)、氧化鐵源的粉粒狀或粗粒狀物質(氧化鐵、含氧化鐵的材料)、CaO等，具體示例如前所述。
此外添加材料和CaO等的添加原料和爐渣的混合方法可以採用以下的任何方法，例如把從去除鐵塊處理設備中排出的爐渣和添加原料在料鬥內混合的方法；在去除鐵塊處理設備內把添加原料加入到去除鐵塊處理後的爐渣中的混合方法；用挖土機等重型機械混合的方法；用混凝土攪拌車(混凝土攪拌裝置)混合的方法等。
根據需要為了把添加了添加材料的、混合後的爐渣碳酸固化，要把爐渣堆積或填充到任意空間內。
把爐渣堆積成堆時，用堆垛的方式也沒關係，但是希望要使吹入的二氧化碳氣能在整個堆垛中充分流動，並且為防止爐渣因飛散和雨水造成流失，要用薄板覆蓋住堆垛。
要把爐渣堆積或填充例如可以使用用隔板圍住三個面的坑、用隔板圍住四個面的砂箱或容器等。其中在坑內堆積或填充爐渣的情況也與上述堆垛的情況相同，希望用薄板覆蓋住堆垛或填充層。在使用砂箱或容器的情況也希望用薄板覆蓋住填充層或設置箱蓋。圖11表示在砂箱內形成填充層A的情況。
爐渣的堆積量和填充量沒有特定的限制，例如數噸至數百噸規模的堆積量或填充量也可以，或者相當於一塊石材至數十塊石材的堆積量或填充量也可以，可以是任意的數量。但是爐渣的堆積量或填充量頂多是碳酸固化後的堆垛或填充層用重型機械可以容易地破碎，容易地把塊狀石材鑿下來運出去，而且通過這樣的破碎鑿下來運出去的石材具有有利於藻類附著的凹凸狀斷面的優點。因此從生產能力以及作為河床用的石材等的功能方面來看，希望爐渣堆積量或填充量要多到一定程度，具體地說希望其規模在10噸以上。
對應於要製造的石材的密度，希望要調整爐渣的堆垛或填充層的膨鬆密度(壓實密度)。也就是說沉設河流中用的石材希望要根據河床的狀態和水流等等調整密度。此外由於石材的疏鬆度(孔隙率)不同造成藻類的附著、發育的程度和從石材內部溶解出的有效成分的情況也不同，有時也希望要根據使用石材的河流的狀況的不同調整石材的疏鬆度。
用本形式的方法製造的石材的密度與爐渣的堆垛或填充層的膨鬆密度(壓實密度)有關，因此根據上述的需要要調整爐渣堆垛或填充層的夯實的程度，通過調整膨鬆密度能夠很容易地調整石材的密度。
爐渣堆垛或填充層夯實的程度是任意的，但通常膨鬆比重/真比重在0.3～0.9範圍，也就是說要夯實到堆垛或填充層內的孔隙率為70～10％的程度。
爐渣的堆垛或填充層的夯實可以採用從堆垛或填充層的上部用重型機械夯實的方法，以及使堆垛或填充層振動夯實的方法，在進行夯實時通過調整夯實的程度對堆垛或填充層的膨鬆密度進行調整。在製造密度特別低的石材時，也可以不夯實，把爐渣堆積或填充後就這樣進行碳酸固化。
作為夯實的具體方法例如對在如上所述的坑、砂箱或容器內的堆垛或填充層進行夯實時，預先在坑、砂箱或容器的內側作出表示目標體積的標示線、把知道重量的爐渣放入它們的內部後，進行夯實使堆垛或填充層的上面到達上述標示線的高度。
在完成以上的堆垛或填充層膨鬆比重的調整以後，使其堆垛或填充層在二氧化碳氣存在的條件下進行碳酸化反應，使爐渣碳酸固化。具體地說是向爐渣的堆垛或填充層吹入二氧化碳氣或含有二氧化碳氣的氣體，或者是把堆垛或填充層放置在二氧化碳氣或含有二氧化碳氣的氣體的氣氛下，對爐渣進行碳酸固化。
向堆垛或填充層吹入二氧化碳氣或含有二氧化碳氣的氣體的方法沒有特別的限制，在堆垛或填充層的底部設置氣體吹入裝置，通過這樣的氣體吹入裝置吹入氣體是最有效的。具體地說，在堆垛或填充層的底部(在用坑、砂箱或容器的情況下是它們的底板)以適當的配置密度設置供氣用的配管或軟管等，在這些配管或軟管上以適當的間距(例如間隔300mm～400mm)設有氣體噴吹孔，可以從氣體噴吹孔吹出二氧化碳氣或含有二氧化碳氣的氣體。
此外作為把堆垛或填充層放置在二氧化碳氣或含有二氧化碳的氣體的氣氛中的方法，可以採用把堆垛或填充層放置在密閉的空間(包括容器等)，以任意的狀態向此空間內供給二氧化碳氣或含有二氧化碳的氣體。
作為使用的含二氧化碳的氣體適合的有例如在綜合性鋼鐵廠內石灰廠的排放氣體(一般，CO225％左右)和加熱爐排放氣體(一般，CO26.5％左右)，但也不僅限於這些氣體。再有會產生含二氧化碳的氣體的二氧化碳濃度過低和處理效率降低的問題，此外沒有什麼特殊的問題。因此二氧化碳濃度沒有特別的限制，但考慮有效地進行處理希望二氧化碳濃度在3％以上。
此外二氧化碳氣或含二氧化碳的氣體的吹入量也沒有特別的限制，只要是在不使爐渣的堆垛或填充層流動的程度下進行吹氣就可以，一般作為標準能保證吹入氣體的量在0.004～0.5m3/min·t就行。吹入氣體的時間(碳酸化處理時間)也沒有特別的限制，作為標準希望是二氧化碳氣(CO2)的吹入量為爐渣重量的3％以上的時間，也就是說換算成氣體的量，每1t材料要供給15m3以上的二氧化碳氣(CO2)。
向堆垛或填充層吹入二氧化碳氣或含二氧化碳的氣體可以在常溫下，與常溫相比，高溫下吹入氣體僅從反應的能力方面來看是有利的。但是由於氣體的溫度過高的話，CaCO3分解成CaO和CO2，MgCO3分解成MgO和CO2，使用高溫氣體時必須是使用不發生這樣的分解程度的氣體溫度。
要利用CaO、MgO和二氧化碳氣的反應使爐渣碳酸固化必須要有水分，希望在碳酸化處理開始之前，爐渣中含水量在3～10％左右。這是由於通過CaO、MgO和二氧化碳氣溶解在水中促進碳酸化反應的結果。為此在堆垛或填充層構成的爐渣含水量過低的情況下，希望在圖6的混合過程中向爐渣中加水，進行提高爐渣含水量的調整。一旦把二氧化碳氣或含二氧化碳的氣體吹入水中使H2O飽和後，通過向堆垛或填充層吹氣，可以防止爐渣的乾燥，促進碳酸化反應。
也可以把混合物的水分調整到碳酸化處理後的塊狀物的壓縮強度最大的含水量的值。在此含水量的值求值法如下(a)對於100份重量的爐渣原料，準備加了爐渣原料顆粒的吸水率3倍以上任意量的水的爐渣原料。上述的吸水率為JIS A1109或A1110中規定的細骨料或粗骨料的吸水率。
(b)把各種爐渣原料填充在砂箱中製成填充層，要使乾燥時的氣孔率一定。
(c)向填充層吹入一定量的10～40℃的加溼二氧化碳氣，進行一定時間的碳酸化養護，使爐渣原料固化。
(d)測定了固化後的爐渣的壓縮強度，求出壓縮強度的最大值。對應最大值的水分的值為最合適的水分量。
通過向爐渣堆垛或填充層內供給二氧化碳氣或含二氧化碳的氣體，如先前所述，通過CaO(或Ca(OH)2)、MgO(或Mg(OH)2)與二氧化碳氣的反應生成CaCO3、MgCO3，此CaCO3或CaCO3和MgCO3成為粘結劑使爐渣顆粒(與添加材料混合的情況下是爐渣顆粒和添加材料的顆粒)固結。
這樣的碳酸固化完成後，根據需要用重型機械把堆垛或填充層破碎成適當的大小，鑿斷成塊狀的沉設河流中用的石材。因此根據鑿斷時的大小，可以得到任意大小的石材。通常塊狀的石材鑿斷成80～1500mm的大小，通過鑿斷時的破碎，石材上形成水生植物容易附著的凹凸的斷面。
本發明的製造方法中，由於填充層的容積足夠的小，不進行上述的鑿斷，原封不動使用，和分成2塊左右作為石材利用也可以。例如前面所述得到塊狀或板狀等形狀石材的情況就是如此，此時通過把碳酸固化得到的塊狀石材進行破碎或割斷成2塊，得到上面有斷裂面(破碎或破斷面)的2個塊狀或板狀等形狀的石材。
本發明的製造方法有以下優點①由於是在堆垛或填充層的狀態下使爐渣碳酸固化，通過調整堆垛或填充層的夯實程度來調整膨鬆比重，沉設河流中用石材的密度可以簡單地進行調整。如前所述，沉設河流中用的石材希望要根據河床和水流狀況等適當調整密度和疏鬆度，能夠任意而且簡單地進行這樣的調整是作為沉設河流中用的石材的製造方法的一大優點。作為以前的技術已經知道用碳酸固化造球團的技術，用這樣的造球團的方法在寬的範圍調整非處理材料的密度是困難的。
②本發明的方法是在堆垛或填充層的狀態下使爐渣碳酸固化，碳酸固化後把堆垛或填充層破碎成適當的大小，鑿成所希望的大小塊狀石材，或把填充層原封不動或割斷作為塊狀石材使用，所以對鑿下的石材的大小和填充層的大小進行適當的選擇，能夠得到任意大小(例如80～1500mm)的石材，也容易得到大塊的石材。用上述碳酸固化造球團顆粒等的以前的技術，得到的塊狀物的大小充其量限度在30～50mm左右，而且由於尺寸的彌散，不可避免地產生尺寸小塊狀物。因此本發明的方法能夠得到大塊石材，作為沉設河流中用的石材的製造方法具有明顯的優點。
③用石材固定鋪設魚道等人工結構部位和人工河床時，希望使用的石材是塊狀或板狀等形狀的石材，用本發明的方法通過適當地選擇填充層的大小和形狀，能夠很容易地得到這樣的石材。
④碳酸固化後爐渣的堆垛或填充層用重型機械等破碎，通過採用鑿取塊狀石材的方法能夠得到具有藻類容易附著的凹凸表面(斷面)的塊狀石材。再有對於上述③的塊狀或板狀的石材利用把碳酸固化得到的塊狀石材破碎或切斷成2塊，能夠得到上面具有破斷面的塊狀或板狀等形狀的石材。
實施例5把粒度3mm以下的轉爐爐渣粉在寬4m×進深6m的坑內堆積1.5m高，適當夯實後把坑密封，按供氣量50Nm3/hr的比例供二氧化碳氣三天，使爐渣碳酸固化。把這樣的碳酸固化的爐渣用重型機械破碎，得到尺寸大約為30～250mm的塊狀石材，作為沉設河流中用的石材具有足夠的強度。
實施例6把粒度6mm以下的重量100％的脫磷爐渣粉(CaO54.9％，MgO2.3％)作為原料，用下述(1)和(2)的兩種方法製造了魚道用石材。
(1)把爐渣粉填充在尺寸為50cm×50cm×15cm具有通氣性的砂箱中夯實後，把這樣的60個砂箱之間有一定間隔地放在坑內，把坑密封后按供氣量70Nm3/hr的比例供二氧化碳氣5天，使爐渣碳酸固化。然後取出砂箱，得到塊狀的魚道用石材。
(2)把爐渣粉填充在尺寸為100cm×100cm×50cm具有通氣性的砂箱中，填充時砂箱的寬100cm的中間位置裝上中間開口的聚乙烯隔板(100cm×100cm×2cm，開口部位85cm×85cm)，填充爐渣後夯實。把這樣的18個砂箱之間有一定間隔地放在坑內，把坑密封后按供氣量70Nm3/hr的比例供二氧化碳氣5天，使爐渣碳酸固化。然後取出砂箱，得到的塊狀石材在裝有隔板的中間位置分割成2段，得到上面具有斷面(破斷面)的塊狀魚道用的石材。
把上述(1)和(2)得到的塊狀魚道用的石材分別按圖4(a)所示的形式鋪設到以混凝土為基礎的魚道底部。對於(2)的魚道用的石材其斷面鋪設為魚道的底面。因此與混凝土(混凝土塊或混凝土施工)的光滑底部不同，得到底部具有甲殼類等容易移動的因疏鬆而成凹凸的粗糙表面的魚道。特別是在使用上述(2)的石材的魚道部分，得到表面非常凹凸的魚道底部。
由於本發明的石材在製造時利用中和反應，具有與自然石(石灰石)相當的pH值，所以在混凝土製的魚道施工後開始使用之初，因溶解的成分使表面pH值高，沒有發現推遲藻類的附著，而且由於用本發明的石材築成的魚道底部因疏鬆而呈凹凸的粗糙表面，發現在比較短的時間內藻類在魚道的底部附著、發育。
按照如上所述的本發明，能夠提供一種沉設河流中用的石材，它不會導致河水的貧氧和pH值的升高，而且作為河流上河床用的石材等沉設或鋪設在水中時，在形成魚類等的生存空間和藻類等水生植物的發育等方面能發揮優良的性能，再有設在河流的堤壩和堤岸等的魚道等人工結構部位和人工河床等沉設或鋪設時，在魚類以外的水生生物的移動和水生植物的發育方面能發揮優良的性能，再加上容易調整大小和密度。
特別是，採用本發明的製造方法，由於是在堆垛或填充層的狀態下使爐渣進行碳酸固化，所以利用調整堆垛或填充層夯實的程度、適當選擇碳酸固化後鑿下的石材的大小和填充層的大小等，能夠簡單而且低成本地製造任意密度和大小的沉設河流中用的石材。特別是要改造河床需要大量的石材，採用本發明的話，作為沉設用的石材與使用自然石和混凝土相比，能夠低成本地得到石材，可以削減改造河床的工程費用。
在爐渣中具有在冷卻時生成的γ-態鈣矽酸鹽的相變膨脹和因游離CaO的水合產生的膨脹等造成的粉化的性質，以前這樣的粉化的爐渣難以有效地利用，在本發明中這樣的粉化爐渣也能作為原料來利用，所以從能有效利用鋼鐵生產過程產生的爐渣的方面來看這也是非常有用的發明。
藻場的製造方法本發明人著眼於現有藻場的海藻類的繁殖能力以至繁殖作用，利用現有的藻場使海藻類的種苗向基巖著生和生育，也就是說把要製造藻場用的基巖材料臨時放置在現有藻場內，使海藻類的種苗在材料的表面自然地著生、發育，得到了把此材料作為要製造藻場用的基巖來利用的構想。以此構想為基礎進行試驗和研究的結果表明，把石材等材料放置在現有的藻場中，在比較短的時間內海藻類在其表面著生和發育；此外把生育這樣的海藻類的材料作為種材料移置到要造藻場的地方，同時在其周圍放置一些新的材料(海藻類不著生的材料)，在比較短的時間內種材料的海藻類在周圍的材料上繁殖，能夠形成構成藻場的海藻類群體。
對於作為含上述種材料的製造藻場的基巖的材料，就適用的材料和性狀進行了研究，其結果是作為材料如果是在海流等中不流動停留在海底的重物，基本上不用管材質和性質，希望儘可能具有使海藻類的胞子和種子等容易附著的表面性狀，也就是說表面上要有凹凸和突起的石材；其中特別是把鋼鐵生產過程中產生的爐渣用特定的方法製成的塊狀人工石材作為材料使用是非常適合的，在海藻類的生育方面等能發揮很好的作用。
本形式的特徵如下建造或改造藻場的方法，其特徵為在現有的藻場臨時沉設由重物構成的材料，使海藻類在此材料的表面著生、生育後把此材料取回，把此材料作為種材料移置到要建藻場或要使海藻類繁殖的場所，同時在此種材料的周圍配置使海藻類著生的其他材料，使上述的種材料的海藻類繁殖到上述其他的材料上。
作為上述的材料希望採用以下的人工石材(a)以鋼鐵生產過程產生的爐渣為主要原料的石材，使爐渣在碳酸化反應中生成的CaCO3作為粘結劑，使上述爐渣固結成塊狀的人工石材。此爐渣是粉粒狀爐渣、粗粒狀爐渣和小塊狀爐渣組成的組中選出來的至少一種爐渣。此爐渣也可以是經過去除鐵塊處理的粉粒狀或粗粒狀的爐渣。
(b)以鋼鐵生產過程產生的爐渣為主要原料的石材，是用碳酸化反應中生成的CaCO3和MgCO3作為粘結劑，使上述爐渣固結成塊狀的人工石材。但是包含MgCO3作為水合物、氫氧化物或復鹽存在的情況。此爐渣是粉粒狀爐渣、粗粒狀爐渣和小塊狀爐渣組成的組中選出來的至少一種爐渣。此爐渣也可以是經過去除鐵塊處理的粉粒狀或粗粒狀的爐渣。
(c)以鋼鐵生產過程產生的爐渣和粉粒狀和/或粗粒狀的添加材料為主要原料的石材，是用碳酸化反應中生成的CaCO3作為粘結劑，使上述爐渣和添加材料的混合物固結成塊狀的人工石材。此爐渣是粉粒狀爐渣、粗粒狀爐渣和小塊狀爐渣組成的組中選出來的至少一種爐渣。此爐渣也可以是經過去除鐵塊處理的粉粒狀或粗粒狀的爐渣。
(d)以鋼鐵生產過程產生的爐渣和粉粒狀和/或粗粒狀的添加材料為主要原料的石材，是用在碳酸化反應中生成的CaCO3和MgCO3作為粘結劑，使上述爐渣和添加材料的混合物固結成塊狀的人工石材。但是包含MgCO3作為水合物、氫氧化物或復鹽存在的情況。此爐渣是粉粒狀爐渣、粗粒狀爐渣和小塊狀爐渣組成的組中選出來的至少一種爐渣。此爐渣也可以是經過去除鐵塊處理的粉粒狀或粗粒狀的爐渣。
上述的本形式的方法除了在不能自然生成藻場的地方和藻場消失的地方製造藻場以外，也能適用於對藻場逐漸衰退的地方進行改良(培育藻場)。
下面詳細說明本形式的製造藻場的方法(或改良的方法)。
在本形式中首先把要作為種材料的材料臨時沉設在現有藻場(特別希望是天然藻場)。現有藻場，特別是天然藻場與不能自然形成藻場的地方相比，具有海藻類容易繁殖的環境(支配海藻類生育的光、水質、海流等環境)，而且藻場內也是海藻類放出的胞子(孢子)和種子最高密度存在的場所。因此現有藻場是海藻類在材料表面自然著生、生育的最佳場所。
沉設在上述藻場的材料如果是在海流等中不流動停留在海底的重物，基本上不用管材質和性質。作為材料不管是什麼材質，只要是比重超過1的重物，例如天然石材、人工石材(包括塊狀爐渣、混凝土塊等)、金屬材料(例如鋼材和鑄件等)、塑料、或者是這些的複合材料等。其形態也沒有特別的限制，塊狀、長方體、磚塊狀、板狀，甚至把多個塊狀物裝入筐中和網中作為一個材料等，可以採用方便的形式。
材料的表面有凹凸和突起使海藻類的胞子和種子容易附著，幼體的紮根也好。材料是石材等的情況下，希望在材料破碎時由破斷面形成凹凸狀的表面。由於石材等的破斷面形成無數個大小凹凸，海藻類的胞子和種子等的附著和幼體的生育好。
下面對特別希望的人工石材進行詳細說明。
對於除了把塊狀物等裝入筐中和網中作為一個材料的情況以外，當此材料臨時沉設在藻場時，為了以後容易回收，希望用向上拉的網包起來，或預先安裝用於向上拉的手段(鋼絲繩等)。
把材料臨時沉設在藻場時期，儘可能選在藻場內的海藻類胞子和種子活躍放出的時期。在藻場內臨時沉設的材料表面，一般要在數個月～1年左右海藻類著生、生育，生長快的就可以成長成能產生胞子和種子的成體或近似的狀態。如前所述，現有的藻場(特別是天然藻場)在環境方面和海藻類的胞子和種子寂靜地存在的方面來看，海藻類在材料表面繁殖是最好的場所，因此可以在比較短的期間內生長的海藻類在材料表面紮根。
海藻類在材料表面這樣著生、生育的階段，把此材料從藻場拉出來回收。然後把表面生育的海藻類活著搬到建造藻場的場所(或藻場改造場所)，作為種材料再沉設下去，同時在此種材料的周圍沉設新的材料(要使海藻類著生的其他材料)。此時例如以10m×10cm左右範圍有1個～2個的比例放置種材料，在其周圍以比較密的狀態配置新材料的形式沉設材料。再有要築起堆放新材料的基巖，把種材料放入其中或放在基巖之中均可，本發明的方法中在種材料的周圍沉設新的材料的形式中也包括這樣的個案。
一般藻場建造的場所為水深20m以內的海底，上述的建造作業可按下述的順序進行，例如用運輸船運來的海藻類沒有著生的新材料沉入海底，建造藻場的基巖，然後在此基巖中吊下種材料。
新沉設的材料的材質和性狀、形態與上述的要作為種材料的材料相同。也可以使用新沉設的材料和種材料不同的材質和性狀、形態。
採用這樣的藻場建造方法，從種材料的海藻類放出的胞子和種子等附著在周圍的材料上，一般在近1年的短時期內周圍的材料也有海藻類著生、生育，能夠形成構成藻場的海藻類的群體。因此在想建造藻場的整個場所要沉設要使海藻類著生的材料，同時通過在其中分散沉設上述的種材料，也能簡單地在短時期建造大規模的藻場。
本形式的這種方法兼具有以前方法的各個優點，同時可以說是具有按點建造藻場優點的方法。也就是說本發明的方法由於是在現有的藻場利用海藻類的繁殖作用在要建造藻場的種材料的材料上使海藻類著生、生育的，所以與以前的把海藻類的種苗移植到材料上的方法相同，能確保使海藻類在材料上紮根，因此與無維護的藻場建造方法相比較，能在短時期內而且更有保證地使海藻繁殖，建成藻場，並且具有建造藻場場所的選擇範圍寬的優點。
此外，本形式的方法由於在藻場的環境上是在對海藻類的發芽、成長最合適的場所使海藻類在材料上著生、生育的，在材料表面生育的海藻類成長良好而且紮根良好，因此與在建造藻場向材料上移植海藻類的種苗的以前的方法相比較，海藻類的生存、生育的機率要高，並也具有一大優點，幾乎不需要象以前方法那樣的移植後的發育管理。
另一方面，本形式的方法與以前的無維護建造藻場的方法不同之處僅僅是，把要作為種材料的材料臨時沉設在現有的藻場，回收後移置到建造藻場的場所這一點上，幾乎沒有必要進行其他的人為操作和海藻的發育管理，因此可以說本形式的方法具有與無維護的建造藻場方法相似的簡單和低成本。
下面對適合本形式的方法採用的材料進行說明。
適合在本形式中採用的材料(種材料和建造藻場基巖用的材料)是以鋼鐵生產過程產生的爐渣作為主要原料的石材，是用在碳酸化反應中生成的CaCO3或CaCO3和MgCO3作為粘結劑，使上述爐渣固結成塊狀的人工石材。這樣的塊狀建造藻場用的石材不會引起海水貧氧和pH值升高，而且也可以發現在海藻類的發育方面等有很好的效果。
這樣的塊狀人工石材按所期望的密度把粉粒狀爐渣或粗粒狀爐渣堆積或填充，通過此堆垛或填充層在二氧化碳氣存在的條件下發生碳酸化反應，使粉粒狀或粗粒狀爐渣固結的方法可以更容易地製造，用這樣的方法製造的石材根據要使用的海底和海流的狀況可以調整成任意的密度和大小，也非常容易得到大塊的石材。
具體地說上述人工石材有以下優點由於去除了主要的鐵塊成分(鐵粒)，所以不會導致因鐵塊的氧化造成海水貧氧。
由於爐渣中含的CaO(或由CaO生成的Ca(OH)2)的大部分變成CaCO3，所以能防止因CaO造成海水的pH值升高。
粉粒狀和/或粗粒狀的爐渣經碳酸固化得到的塊狀物的總體(表面及內部)具有多孔的性質，因此海藻容易附著在石材表面，而且由於石材內部也是多孔狀，使石材中含的能有效促進海藻類發育的成分(例如後面講到的可溶性二氧化矽和鐵分等)容易溶解在海水中。因此把塊狀爐渣原封不動作為藻場用石材使用的情況和以爐渣為骨料的混凝土製的製品相比較，有促進海藻類的發育的效果。
特別是在本形式的方法中海藻類向臨時沉設在現有藻場中的材料著生、生育，和必須要促進海藻類向配置在建造藻場場所中種材料周圍的材料繁殖和生育，特別是要有效地促進在材料表面的海藻類幼體的生育。在這一點上，由於海藻類的個體越靠近石材越有效，特別是對海藻類的幼體生育越有效，從上述藻場用石材中溶解到水中的有效成分能有效促進海藻類幼體的發育，更能提高本發明方法的效果。
把塊狀爐渣作為藻場石材使用的情況下，受熔融爐渣的冷卻方法和條件的制約，一般其大小有個界限(一般最大800mm左右)，難以得到尺寸整齊的大塊石材。與此相反，由粉粒狀和/或粗粒狀爐渣經碳酸反應固化的石材，通過在碳酸固化時的形狀的選擇或碳酸固化後鑿出形狀的選擇等，它的大小可任意調整，也容易得到作為藻場用石材等特別希望的大塊石材。
藻場用石材希望根據海底和海流等情況使用最適合的密度(比重)的石材，例如在汙泥堆積的海底沉設密度大的石材的情況下，石材沉入到汙泥中，起不到藻場用的基巖的作用。由粉粒狀和粗粒狀爐渣經碳酸反應固化的石材，通過適當調整碳酸固化時的爐渣的膨鬆密度(壓實密度)，可以任意調整其密度。
作為上述人工石材的主要原料的爐渣可以舉出的有高爐緩冷爐渣、高爐水淬爐渣等的高爐系列爐渣；預處理爐、轉爐、鑄造等工序產生的脫碳爐渣、脫磷爐渣、脫硫爐渣、脫矽爐渣、造塊爐渣等的煉鋼系列爐渣、礦石還原爐渣、電爐爐渣等，並不限於這些爐渣，也可以混合使用兩種以上的爐渣。
一般鋼鐵生產過程產生的爐渣含有相當數量(通常為重量百分比20％～60％)的CaO，上述的人工石材是粉粒狀和/或粗粒狀的爐渣中含有的CaO或由CaO變化得到的Ca(OH)2(包括根據需要添加的CaO、Ca(OH)2)，通過上述碳酸化反應使其變化成CaCO3，把此CaCO3作為粘結劑使爐渣顆粒(在含添加材料的情況下為添加材料顆粒和爐渣顆粒)固結成塊狀的。
在大部分的爐渣中含有CaO的同時含有一定量的MgO，以這樣的爐渣作為原料的上述人工石材，MgO或由MgO變化得到的Mg(OH)2(包括根據需要添加的MgO、Mg(OH)2)，通過上述碳酸化反應使其變化成MgCO3，把此MgCO3和CaCO3作為粘結劑使爐渣顆粒(在含添加材料的情況下為添加材料顆粒和爐渣顆粒)固結成塊狀的。
人工石材由於顆粒直徑小的爐渣在碳酸化反應中生成的CaCO3或CaCO3和MgCO3作為粘結劑是緊密固結的，所以有足夠的強度，因此在搬運和向海中沉設時即使受到衝擊，以及在海中長時間放置也無須擔心產生破裂和崩潰。
人工石材對應使用的海域的情況分別採取適宜的組成，可以在粉粒狀和/或粗粒狀的爐渣的基礎上含有各種添加材料(粉粒狀或粗粒狀的添加材料)。例如這些添加材料可以舉出的有可溶性二氧化矽源的粉粒狀或粗粒狀物質(可溶性二氧化矽、含可溶性二氧化矽的材料)、氧化鐵源的粉粒狀或粗粒狀物質(氧化鐵、含氧化鐵的材料)、粉粒狀或粗粒狀的CaO等。要使人工石材含有作為添加材料的CaO，必須要使爐渣中含的CaO或對爐渣有意添加的CaO它們中至少要有一部分作為在碳酸化反應後作為未參與反應的CaO殘存下來。
含在人工石材中的可溶性二氧化矽和氧化鐵通過向海水中溶解對海藻類的發育有利。成為海底形成紅潮原因的磷和形成黑潮原因的硫含量多的情況下，沉設在海中用的石材中含有少量的CaO可以吸附磷和硫，具有防止產生紅潮和黑潮的作用。如前所述，在石材中含大量的CaO的情況下，存在使海水的pH值升高的問題，要吸附磷和硫，在碳酸因化後殘存少量的CaO就夠了。
作為可溶性二氧化矽源的粉粒狀或粗粒狀物質有粉粒狀或粗粒狀的可溶性二氧化矽和/或含可溶性二氧化矽的材料。含可溶性二氧化矽的材料可以使用火電站等燃燒煤產生的粉塵和熔渣灰等。其中粉塵含有重量百分比為45～75％左右的可溶性二氧化矽，熔渣灰含有重量百分比50～65％左右的可溶性二氧化矽。
由於高爐水淬爐渣也含有比較多的可溶性二氧化矽，一部分或全部爐渣使用高爐水淬爐渣，例如煉鋼爐渣和高爐水淬爐渣混合使用，作為可溶性二氧化矽源的添加材料添加的情況也能得到同樣的效果。
作為氧化鐵源的粉粒狀或粗粒狀物質有粉粒狀或粗粒狀的氧化鐵和/或含氧化鐵的材料，特別容易搞到的廉價粉粒狀或粗粒狀物質可以舉出的有鋼鐵生產過程產生的含鐵的粉塵和軋制氧化鐵皮等。含鐵的粉塵一般為煉鐵的粉塵，這樣的粉塵Fe換算含75％左右的氧化鐵。軋制氧化鐵皮Fe換算也含70％左右的氧化鐵。
如前所述，在汙泥堆積的海底沉設比重大的石材的情況下，石材會沉入汙泥中，會出現起不到作為藻場用石材的作用。因此在這種汙泥堆積的海域使用的石材希望用比重比較小的爐渣作為主要的原料，具體地說，至少使用一部分與其他爐渣相比比重比較小的水淬爐渣作主要原料是有效的。
上述人工石材具有多孔的性狀，因此得到如上所述的效果。石材的孔隙率沒有特別的限制，一般希望孔隙率在10～70％左右。
上述人工石材是採用與以從圖5到圖8為基礎說明的沉設在海中用的石材的製造方法相同的方法製造的。
實施例7在尺寸為1.5m×1.5m×1.5m的砂箱內流入砂漿，硬化後的混凝土塊用破碎機(切巖機)切成2塊，得到具有海藻容易著生的破斷面的各種材料用和建造藻場基巖用的石材。
把上述1個石材運送到有天然藻場的海上，裝入提升用的網中，把石材的破斷面向上臨時沉設在藻場中。沉設此石材的時期選為天然藻場的海藻類要放出胞子之前的時期，為了在海中的沉降物在海藻類的孢子等附著前不用覆蓋石材的表面，選擇了該藻場的海藻類放出胞子之前的9月。大約一年後，能夠確認海藻類在上述石材的表面生育，也能穩定地紮根，然後把此石材拉上來取回，把它作為建造藻場用的種材料直接運送到建造藻場的場所。
作為建造藻場的場所考慮到水質和海流等，選定離開現有藻場足夠遠的水深4m的海底。在這個建造藻場的場所中直徑約10m範圍內，沉設20個沒有海藻類著生的新的石材，破斷面朝上同時在其中心再沉設上述的種材料。
約一年後對建造的這個藻場的場所進行了調查，其結果表明海藻類在種材料周圍的所有石材上繁殖，可以確認是充分生育的。用收割一坪的作物調查的方法進行了調查，其結果為生育了溼重為521g/m2的海藻類。
實施例8把粒度3mm以下的轉爐爐渣粉在寬4m×進深6m的坑內堆積1.5m高，適當夯實後把坑密封，按供氣量50Nm3/hr的比例供二氧化碳氣三天，使爐渣碳酸固化。把這樣的碳酸固化的爐渣用重型機械破碎分割，得到15塊作為種材料用或建造藻場基巖用的、尺寸大約為1.0～1.5m的塊狀石材。
與上述實施例3相同，把上述1個塊狀石材運送到有天然藻場的海上，裝入提升用的網中，臨時沉設在藻場中。沉設此石材的時期選為天然藻場的海藻類要放出孢子之前的時期，為了在海中的沉降物在海藻類的孢子等附著前不覆蓋石材的表面，選擇了該藻場的海藻類放出胞子之前的9月。大約一年後，能夠確認海藻類在上述石材的表面生育，也能穩定地紮根，然後把此石材拉上來取回，把它作為建造藻場用的種材料直接運送到建造藻場的場所。
與上述實施例3相同，建造藻場的場所選定與上述實施例3相同的海域和水深。在此建造藻場的場所在直徑約10m範圍內，沉設14個沒有海藻類著生的新的石材，同時在其中心再沉設上述的種材料。
約一年後對建造的這個藻場的場所進行了調查，其結果表明海藻類在種材料周圍的所有石材上繁殖，可以確認是充分生育的。用收割一坪的作物調查的方法進行了調查，其結果為生育了溼重為689g/m2的海藻類。
採用如上所述的本發明方法建造藻場時，藻場的建造場所選擇範圍寬，而且能夠省力和低成本，在比較短的時期內能確保建成藻場，並也容易建造大規模的藻場。
產業上利用的可行性採用上述的本發明，僅僅是採用容易得到的而且很便宜的爐渣和混凝土等固體顆粒集合體，對工業過程產生的排放氣體中的CO2能形成工業規模地、有效地吸收和去除，能夠有效地減少CO2向大氣中的排放量。附帶著可以僅把全國鋼鐵廠產生的鋼鐵爐渣中的煉鋼爐渣作為CO2的吸收劑(固體顆粒集合體)使用，假定對於與全國鋼鐵廠產生的排放氣體適用本發明的情況下，可以減少產生CO2量的1％。此減少的CO2量如前所述對於鋼鐵業界中的自主行動計劃的「生產過程能量消耗量比1990年減少10％」的削減目標，在這10％中可能削減了相當比例，用1995年比可能意味著相當於削減了24％，可以說是非常有用的，而且是劃時代的發明。
利用本發明不僅可以削減工業過程等的CO2量，而且按照本發明建造藻場的選擇範圍寬，並能夠省力和低成本，在比較短的時期內能確保建成藻場，並容易建造大規模的藻場。
權利要求
1.一種沉放在水中、用於養殖海藻類和水生生物的塊狀材料，該塊狀材料由包括以下步驟的方法生產(a)準備鋼鐵生產過程中產生的粒狀爐渣組成的混合物；及(b)對該混合物進行碳酸化處理，生成碳酸鹽，用生成的碳酸鹽作為粘合劑來使上述混合物塊狀化。
2.如權利要求1所述的沉放在水中、用於養殖海藻類和水生生物的塊狀材料，其特徵在於，所述鋼鐵生產過程中產生的爐渣混合物的鹼度，按照CaO/SiO2的重量比至少為1.5。
3.如權利要求1所述的沉放在水中、用於養殖海藻類和水生生物的塊狀材料，其特徵在於，所述沉放在水中的塊狀材料的孔隙率為10％到70％。
4.一種生產沉放在水中、用於養殖海藻類和水生生物的塊狀材料的方法，包括以下工序(a)準備鋼鐵生產過程產生的粒狀爐渣組成的混合物；(b)形成混合物的填充層；及(c)對該填充層中的混合物進行碳酸化處理，使上述混合物塊狀化。
5.如權利要求4所述的生產沉放在水中、用於養殖海藻類和水生生物的塊狀材料的方法，其特徵在於，所述鋼鐵生產過程產生的爐渣混合物的鹼度，按照CaO/SiO2的重量比至少為1.5。
6.如權利要求4所述的生產沉放在水中、用於養殖海藻類和水生生物的的塊狀材料的方法，其特徵在於，所述填充層的膨鬆比重/真比重比為0.3到0.9。
7.如權利要求1所述的沉放在水中的塊狀材料，其特徵在於，所述塊狀材料用來沉放在海水中。
8.如權利要求1所述的沉放在水中的塊狀材料，其特徵在於，所述塊狀材料用來沉放在河流中。
9.如權利要求1所述的沉放在水中的塊狀材料，其特徵在於，所述混合物包括含有CaO的粒狀爐渣，且所述碳酸鹽為CaCO3。
10.如權利要求1所述的沉放在水中的塊狀材料，其特徵在於，所述混合物包括含有CaO和MgO的粒狀爐渣，且所述碳酸鹽包括CaCO3和MgCO3。
11.如權利要求1所述的沉放在水中的塊狀材料，其特徵在於，所述鋼鐵生產過程中產生的粒狀爐渣混合物包括高爐水淬爐渣。
12.如權利要求1所述的沉放在水中的塊狀材料，其特徵在於，所述鋼鐵生產過程中產生的粒狀爐渣混合物包括經去除金屬鐵處理的粒狀爐渣。
13.如權利要求1所述的沉放在水中的塊狀材料，其特徵在於，所述混合物還包括粒狀添加材料。
14.如權利要求13所述的沉放在水中的塊狀材料，其特徵在於，所述粒狀添加材料包括氧化鐵。
15.如權利要求13所述的沉放在水中的塊狀材料，其特徵在於，所述粒狀添加材料包括含氧化鐵的材料。
16.如權利要求13所述的沉放在水中的塊狀材料，其特徵在於，所述粒狀添加材料包括金屬鐵。
17.如權利要求13所述的沉放在水中的塊狀材料，其特徵在於，所述粒狀添加材料包括含金屬鐵的材料。
18.如權利要求13所述的沉放在水中的塊狀材料，其特徵在於，所述粒狀添加材料包括可溶性二氧化矽。
19.如權利要求13所述的沉放在水中的塊狀材料，其特徵在於，所述粒狀添加材料包括含可溶性二氧化矽的材料。
20.如權利要求13所述的沉放在水中的塊狀材料，其特徵在於，所述粒狀添加材料包括CaO。
21.如權利要求4所述的生產沉放在水中的塊狀材料的方法，其特徵在於，形成填充層的步驟包括形成混合物堆。
22.如權利要求4所述的生產沉放在水中的塊狀材料的方法，其特徵在於，所述塊狀材料用來沉放在海水中。
23.如權利要求4所述的生產沉放在水中的塊狀材料的方法，其特徵在於，所述塊狀材料用來沉放在河流中。
24.如權利要求4所述的生產沉放在水中的塊狀材料的方法，其特徵在於，所述鋼鐵生產過程中產生的粒狀爐渣混合物包括高爐水淬爐渣。
25.如權利要求4所述的生產沉放在水中的塊狀材料的方法，其特徵在於，所述鋼鐵生產過程中產生的粒狀爐渣混合物包括經去除金屬處理的粒狀爐渣。
26.如權利要求4所述的生產沉放在水中的塊狀材料的方法，其特徵在於，所述混合物還包括粒狀添加材料。
27.如權利要求26所述的生產沉放在水中的塊狀材料的方法，其特徵在於，所述粒狀添加材料包括氧化鐵。
28.如權利要求26所述的生產沉放在水中的塊狀材料的方法，其特徵在於，所述粒狀添加材料包括含氧化鐵的材料。
29.如權利要求26所述的生產沉放在水中的塊狀材料的方法，其特徵在於，所述粒狀添加材料包括金屬鐵。
30.如權利要求26所述的生產沉放在水中的塊狀材料的方法，其特徵在於，所述粒狀添加材料包括含金屬鐵的材料。
31.如權利要求26所述的生產沉放在水中的塊狀材料的方法，其特徵在於，所述粒狀添加材料包括可溶性二氧化矽。
32.如權利要求26所述的生產沉放在水中的塊狀材料的方法，其特徵在於，所述粒狀添加材料包括含可溶性二氧化矽的材料。
33.如權利要求26所述的生產沉放在水中的塊狀材料的方法，其特徵在於，所述粒狀添加材料包括CaO。
34.如權利要求4所述的生產沉放在水中的塊狀材料的方法，其特徵在於，所述準備混合物的步驟包括混合(i)鋼鐵生產過程中產生的粒狀爐渣；及(ii)從由CaO、Ca(OH)2、MgO和Mg(OH)2組成的組中選擇的至少一種化合物。
35.如權利要求4所述的生產沉放在水中的塊狀材料的方法，其特徵在於，所述準備混合物的步驟包括把混合物的水分調整到使碳酸化處理後形成的塊狀物的壓縮強度最大的含水量的值。
36.如權利要求4所述的生產沉放在水中的塊狀材料的方法，其特徵在於，所述使混合物塊狀化的步驟包括向填充層內的混合物吹入含二氧化碳的氣體。
37.如權利要求4所述的生產沉放在水中的塊狀材料的方法，其特徵在於，所述使混合物塊狀化的步驟包括將填充層中的混合物放置在處於含二氧化碳的氣氛中。
38.如權利要求37所述的生產沉放在水中的塊狀材料的方法，其特徵在於，所述二氧化碳包括吹入水中以使H2O飽和的二氧化碳。
39.如權利要求4所述的生產沉放在水中的塊狀材料的方法，還包括將步驟(c)所生成的塊狀混合物破碎成80mm到1500mm的尺寸。
40.一種用於修復河床的方法，包括將多個如權利要求1所述的沉放在水中的塊狀材料沉放在包含水生生物的水體中。
41.如權利要求1所述的生產沉放在水中的塊狀材料，其特徵在於，所述爐渣的顆粒尺寸最大為5cm，含鐵量至少為3wt％。
42.如權利要求1所述的生產沉放在水中的塊狀材料，其pH值最大為10。
全文摘要
一種沉放在水中、用於養殖海藻類和水生生物的塊狀材料，該塊狀材料由包括以下步驟的方法生產(a)準備鋼鐵生產過程中產生的粒狀爐渣組成的混合物；及(b)對該混合物進行碳酸化處理，生成碳酸鹽，用生成的碳酸鹽作為粘合劑來使上述混合物塊狀化。
文檔編號B01D53/62GK1721043SQ20051008233
公開日2006年1月18日 申請日期1999年10月28日 優先權日1998年10月29日
發明者高橋達人, 磯尾典男, 加藤誠, 田邊治良 申請人:傑富意鋼鐵株式會社