利用廢棄物特別是工業(yè)廢渣作為水泥混合材已經(jīng)有很長的歷史，并且取得非常好的綜合效應。其中，粉煤灰硅酸鹽水泥和礦渣硅酸鹽水泥已經(jīng)是我國水泥的六大體系中不可或缺的兩大組成部分。用做水泥混合材料的工業(yè)廢渣主要有：煤矸石、粉煤灰、爐渣、冶煉廢渣，部分金屬尾礦等。水泥工業(yè)大量利用固體工業(yè)廢渣，經(jīng)濟效益和社會效益非常顯著。1999年，我國生產(chǎn)水泥5. 76億噸，利用工業(yè)廢渣約1億噸，用做水泥混合材的約6500萬噸，約占11. 3%，2003年，全國工業(yè)“三廢”綜合利用實現(xiàn)產(chǎn)值400億元，工業(yè)固體廢棄物綜合利用率達53%，其中粉煤灰綜合利用率為65%，煤矸石綜合利用率為56%，而水泥及相關(guān)混凝土生產(chǎn)是其最主要的利用方式。利用廢棄物混合材既可以減少水泥熟料用量，降低水泥生產(chǎn)成本，又能通過對廢棄物的再生利用，減少對環(huán)境的污染，同時還可以改善水泥的性能，使水泥產(chǎn)品能夠滿足不同場合的需求。
1 粉煤灰
煤粉在電廠鍋爐燃燒過程中，碳和揮發(fā)物被燒掉后，剩下的礦物質(zhì)如粘土、頁巖、石英的等經(jīng)燒至熔融，懸浮在爐煙氣中，熔融的礦物質(zhì)隨爐煙氣迅速移至低溫區(qū)固化，因表面張力形成球形顆粒，在排放到大氣以前為布袋除塵器或靜電除塵器捕集即為粉煤灰。
我國是世界上少數(shù)幾個以煤為主要能源的國家之一，煤在能源構(gòu)成中約占78% ，全國燃煤消耗量達12億噸/年 ，發(fā)電及熱電聯(lián)產(chǎn)消耗原煤6億噸/年 ，排放的粉煤灰渣高達1. 8億噸/年。我國已成為世界上最大的用煤國和排灰國。燃煤所造成的空氣、水體、固體廢棄物污染已嚴重地威脅著生態(tài)環(huán)境。目前，我國對粉煤灰的處理以灰場貯存為主要手段。據(jù)統(tǒng)計，每萬噸粉煤灰渣需堆場0.27～0.33平方公里 ，至2000年底，我國粉煤灰渣的堆存量已高達12.5億噸，需堆場3. 33～4. 17萬平方公里，占用了大量土地。灰場貯存灰渣的綜合處理費為20～40元/噸，全國綜合處理費就需30～60億元/年。因此，對粉煤灰的資源化利用的要求變得越來越迫切。
粉煤灰與其它火山灰質(zhì)材料相比，結(jié)構(gòu)比較致密，內(nèi)比表面積小，有很多球狀顆粒，所以需水量較低，干縮性小，抗裂性好，另外，水化熱低，抗蝕性好，因此，粉煤灰水泥可用于一般的工業(yè)和民用建筑，尤其適用于大體積水工混凝土及地下和海港工程。利用粉煤灰做水泥的混合材料，既可減少水泥熟料用量、降低成本，又可改善水泥的某些性能，變廢為寶，化害為利。粉煤灰作為水泥混合材料的使用是工業(yè)廢渣二次利用的一個突出的典型。
國外對粉煤灰的開發(fā)利用較早，20世紀20年代就有人研究粉煤灰的處理和再利用。到了30年代開始探索利用粉煤灰配制粉煤灰混凝土的方法，已經(jīng)取得了顯著的成果，并帶來了一定的經(jīng)濟效益。從50年代開始，前蘇聯(lián)、英國、美國、荷蘭、日本等發(fā)達國家相繼開始對粉煤灰的物理化學特性、實踐應用等課題進行了研究和開發(fā)?，F(xiàn)在已明確作為一種二次資源進行開發(fā)利用。西方發(fā)達國家粉煤灰的綜合利用率基本達50%以上。個別國家達90%以上。我國粉煤灰70%排入灰廠堆存，10%直接注入江河湖泊，其綜合利用率為40.6% ，與西方發(fā)達國家相比利用率較低。國外粉煤灰主要用于建材工業(yè)、建筑工程、筑壩以及造地、造田等農(nóng)業(yè)領(lǐng)域。我國粉煤灰主要用于制造粉煤灰粘土磚、粉煤灰摻制水泥、筑路與筑壩、空氣砌磚等。
2 礦渣
高爐礦渣是冶煉生鐵時從高爐中排出的廢渣。高爐礦渣的主要成分是由CaO、MgO、Al2O3、SiO2、MnO、FeO（Fe2O3）等組成的硅酸鹽和鋁酸鹽。SiO2和MnO主要來自礦石中的脈石和焦碳的灰分，CaO和MgO主要來自熔劑。上述四種主要成分在高爐礦渣中占90%以上。根據(jù)鐵礦石成分、熔劑質(zhì)量、焦碳質(zhì)量以及所煉生鐵種類不同，一般每生產(chǎn)1噸生鐵，要排出0.3～1.0噸廢渣，因此它也是一種量大面廣的工業(yè)廢渣。
礦渣水泥是工業(yè)廢渣利用最好的一種，在美國，高爐礦渣被稱為“全能工程骨料”廣泛用于筑路、機場、混凝土工程等，也是我國產(chǎn)量最多的水泥品種。礦渣水泥的耐蝕性較好，可用于水工及海工建筑；由于水化熱低，可用于大體積混凝土工程；由于耐熱性好，可用于高溫車間（如軋鋼、煅燒、熱處理、鑄造）的建筑物，溫度達300～400℃的熱氣體通道等。
我國每年排出的高爐礦渣就有4091萬噸，目前除691萬噸釩鈦等合金爐渣、含稀土元素的礦渣沒有得到工業(yè)化利用外，其余3400萬噸已經(jīng)主要用于生產(chǎn)礦渣水泥、混凝土摻合料。這方面的“資源”利用大大減少了占地和環(huán)境污染，節(jié)約了能源，降低了成本，產(chǎn)生了較好的經(jīng)濟效益和社會效益。
3 煤矸石
煤矸石是煤炭開采和洗選加工過程中產(chǎn)生的固體廢棄物， 排放量相當于當年煤炭產(chǎn)量的15%左右。我國目前煤炭產(chǎn)量大約10億噸， 每年排放煤矸石超過1億噸。長期以來人們對煤矸石棄之不用， 就地堆放， 造就了一座座煤矸石山， 侵吞了大量耕地：積存已達34億噸 ，占地20多萬畝。煤矸石山風化揮發(fā)和自燃產(chǎn)生大量有害氣體(CO、CO2、SO2、 NOx等)和煙塵， 對大氣造成嚴重的污染， 而且在雨季煤矸石山經(jīng)過雨水沖刷淋濾， 能使淺層地下水質(zhì)變壞， 硫酸鹽、氟、砷等有害成分增加， 威脅著礦區(qū)人民的身體健康和生命安全。煤矸石山對環(huán)境和社會的危害十分嚴重。
然而， 煤矸石是可利用的資源， 而且利用途徑還很多。煤矸石中粘土礦物在加熱分解后，形成無定形的Al2O3和SiO2，具有潛在的活性，能夠與水泥、石灰等水化析出的氫氧化鈣在常溫下起化學反應，生成穩(wěn)定的、不溶于水的水化鋁酸鈣、水化硅酸鈣等，這些化合物能在空氣中和水中繼續(xù)硬化，從而產(chǎn)生強度。因而矸石渣是一種較好的水硬性材料。煤矸石經(jīng)自燃或經(jīng)800℃溫度左右人工煅燒后有一定活性，屬于火山灰質(zhì)的活性材料，可以與硅酸鹽水泥熟料和石膏混合磨細制成火山灰硅酸鹽水泥。
用矸石渣作為水泥混合材，具有改善水泥物理性能，降低成本和增加產(chǎn)量等優(yōu)點。一般小水泥廠立窯煅燒熟料，f-CaO含量往往偏高，水泥安定性較差，抗拉強度偏低，摻入具有活性的煤矸石做混合材，對消除游離氧化鈣的影響，改善水泥的安定性，提高抗拉強度尤為顯著。利用煤矸石作混合材生產(chǎn)水泥，在水泥廠內(nèi)不需增加設施，完全是利用原有的工藝設備進行的。
利用煤矸石作混合材生產(chǎn)的火山灰硅酸鹽水泥，早期強度高，后期強度上升快，水化熱低，抗酸抗腐蝕性能好，可使用于水利工程、民用建筑、道路、橋梁、水壩的澆灌工程中。
