利用廢棄物特別是工業廢渣作為水泥混合材已經有很長的歷史，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。水泥工業大量利用固體工業廢渣，經濟效益和社會效益非常顯著。1999年，我國生產水泥5. 76億噸，利用工業廢渣約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“三廢”綜合利用實現產值400億元，工業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%，而水泥及相關混凝土生產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，降低水泥生產成本，又能通過對廢棄物的再生利用，減少對環境的污染，同時還可以改善水泥的性能，使水泥產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，碳和揮發物被燒掉后，剩下的礦物質如粘土、頁巖、石英的等經燒至熔融，懸浮在爐煙氣中，熔融的礦物質隨爐煙氣迅速移至低溫區固化，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。
我國是世界上少數幾個以煤為主要能源的國家之一，煤在能源構成中約占78% ，全國燃煤消耗量達12億噸/年 ，發電及熱電聯產消耗原煤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環境。目前，我國對粉煤灰的處理以灰場貯存為主要手段。據統計，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材料相比，結構比較致密，內比表面積小，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廢渣二次利用的一個突出的典型。
國外對粉煤灰的開發利用較早，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，已經取得了顯著的成果，并帶來了一定的經濟效益。從50年代開始，前蘇聯、英國、美國、荷蘭、日本等發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。現在已明確作為一種二次資源進行開發利用。西方發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% ，與西方發達國家相比利用率較低。國外粉煤灰主要用于建材工業、建筑工程、筑壩以及造地、造田等農業領域。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。根據鐵礦石成分、熔劑質量、焦碳質量以及所煉生鐵種類不同，一般每生產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廢渣。
礦渣水泥是工業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化利用外，其余3400萬噸已經主要用于生產礦渣水泥、混凝土摻合料。這方面的“資源”利用大大減少了占地和環境污染，節約了能源，降低了成本，產生了較好的經濟效益和社會效益。
3 煤矸石
煤矸石是煤炭開采和洗選加工過程中產生的固體廢棄物， 排放量相當于當年煤炭產量的15%左右。我國目前煤炭產量大約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。煤矸石山風化揮發和自燃產生大量有害氣體(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過雨水沖刷淋濾， 能使淺層地下水質變壞， 硫酸鹽、氟、砷等有害成分增加， 威脅著礦區人民的身體健康和生命安全。煤矸石山對環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硬化，從而產生強度。因而矸石渣是一種較好的水硬性材料。煤矸石經自燃或經800℃溫度左右人工煅燒后有一定活性，屬于火山灰質的活性材料，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，降低成本和增加產量等優點。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水泥，在水泥廠內不需增加設施，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。
