利用废弃物特别是工业废渣作为水泥混合材已经有很长的历史，并且取得非常好的综合效应。其中，粉煤灰硅酸盐水泥和矿渣硅酸盐水泥已经是我国水泥的六大体系中不可或缺的两大组成部分。用做水泥混合材料的工业废渣主要有：煤矸石、粉煤灰、炉渣、冶炼废渣，部分金属尾矿等。水泥工业大量利用固体工业废渣，经济效益和社会效益非常显著。1999年，我国生产水泥5. 76亿吨，利用工业废渣约1亿吨，用做水泥混合材的约6500万吨，约占11. 3%，2003年，全国工业“三废”综合利用实现产值400亿元，工业固体废弃物综合利用率达53%，其中粉煤灰综合利用率为65%，煤矸石综合利用率为56%，而水泥及相关混凝土生产是其最主要的利用方式。利用废弃物混合材既可以减少水泥熟料用量，降低水泥生产成本，又能通过对废弃物的再生利用，减少对环境的污染，同时还可以改善水泥的性能，使水泥产品能够满足不同场合的需求。
1 粉煤灰
煤粉在电厂锅炉燃烧过程中，碳和挥发物被烧掉后，剩下的矿物质如粘土、页岩、石英的等经烧至熔融，悬浮在炉烟气中，熔融的矿物质随炉烟气迅速移至低温区固化，因表面张力形成球形颗粒，在排放到大气以前为布袋除尘器或静电除尘器捕集即为粉煤灰。
我国是世界上少数几个以煤为主要能源的国家之一，煤在能源构成中约占78% ，全国燃煤消耗量达12亿吨/年 ，发电及热电联产消耗原煤6亿吨/年 ，排放的粉煤灰渣高达1. 8亿吨/年。我国已成为世界上最大的用煤国和排灰国。燃煤所造成的空气、水体、固体废弃物污染已严重地威胁着生态环境。目前，我国对粉煤灰的处理以灰场贮存为主要手段。据统计，每万吨粉煤灰渣需堆场0.27～0.33平方公里 ，至2000年底，我国粉煤灰渣的堆存量已高达12.5亿吨，需堆场3. 33～4. 17万平方公里，占用了大量土地。灰场贮存灰渣的综合处理费为20～40元/吨，全国综合处理费就需30～60亿元/年。因此，对粉煤灰的资源化利用的要求变得越来越迫切。
粉煤灰与其它火山灰质材料相比，结构比较致密，内比表面积小，有很多球状颗粒，所以需水量较低，干缩性小，抗裂性好，另外，水化热低，抗蚀性好，因此，粉煤灰水泥可用于一般的工业和民用建筑，尤其适用于大体积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，既可减少水泥熟料用量、降低成本，又可改善水泥的某些性能，变废为宝，化害为利。粉煤灰作为水泥混合材料的使用是工业废渣二次利用的一个突出的典型。
国外对粉煤灰的开发利用较早，20世纪20年代就有人研究粉煤灰的处理和再利用。到了30年代开始探索利用粉煤灰配制粉煤灰混凝土的方法，已经取得了显著的成果，并带来了一定的经济效益。从50年代开始，前苏联、英国、美国、荷兰、日本等发达国家相继开始对粉煤灰的物理化学特性、实践应用等课题进行了研究和开发。现在已明确作为一种二次资源进行开发利用。西方发达国家粉煤灰的综合利用率基本达50%以上。个别国家达90%以上。我国粉煤灰70%排入灰厂堆存，10%直接注入江河湖泊，其综合利用率为40.6% ，与西方发达国家相比利用率较低。国外粉煤灰主要用于建材工业、建筑工程、筑坝以及造地、造田等农业领域。我国粉煤灰主要用于制造粉煤灰粘土砖、粉煤灰掺制水泥、筑路与筑坝、空气砌砖等。
2 矿渣
高炉矿渣是冶炼生铁时从高炉中排出的废渣。高炉矿渣的主要成分是由CaO、MgO、Al2O3、SiO2、MnO、FeO（Fe2O3）等组成的硅酸盐和铝酸盐。SiO2和MnO主要来自矿石中的脉石和焦碳的灰分，CaO和MgO主要来自熔剂。上述四种主要成分在高炉矿渣中占90%以上。根据铁矿石成分、熔剂质量、焦碳质量以及所炼生铁种类不同，一般每生产1吨生铁，要排出0.3～1.0吨废渣，因此它也是一种量大面广的工业废渣。
矿渣水泥是工业废渣利用最好的一种，在美国，高炉矿渣被称为“全能工程骨料”广泛用于筑路、机场、混凝土工程等，也是我国产量最多的水泥品种。矿渣水泥的耐蚀性较好，可用于水工及海工建筑；由于水化热低，可用于大体积混凝土工程；由于耐热性好，可用于高温车间（如轧钢、煅烧、热处理、铸造）的建筑物，温度达300～400℃的热气体通道等。
我国每年排出的高炉矿渣就有4091万吨，目前除691万吨钒钛等合金炉渣、含稀土元素的矿渣没有得到工业化利用外，其余3400万吨已经主要用于生产矿渣水泥、混凝土掺合料。这方面的“资源”利用大大减少了占地和环境污染，节约了能源，降低了成本，产生了较好的经济效益和社会效益。
3 煤矸石
煤矸石是煤炭开采和洗选加工过程中产生的固体废弃物， 排放量相当于当年煤炭产量的15%左右。我国目前煤炭产量大约10亿吨， 每年排放煤矸石超过1亿吨。长期以来人们对煤矸石弃之不用， 就地堆放， 造就了一座座煤矸石山， 侵吞了大量耕地：积存已达34亿吨 ，占地20多万亩。煤矸石山风化挥发和自燃产生大量有害气体(CO、CO2、SO2、 NOx等)和烟尘， 对大气造成严重的污染， 而且在雨季煤矸石山经过雨水冲刷淋滤， 能使浅层地下水质变坏， 硫酸盐、氟、砷等有害成分增加， 威胁着矿区人民的身体健康和生命安全。煤矸石山对环境和社会的危害十分严重。
然而， 煤矸石是可利用的资源， 而且利用途径还很多。煤矸石中粘土矿物在加热分解后，形成无定形的Al2O3和SiO2，具有潜在的活性，能够与水泥、石灰等水化析出的氢氧化钙在常温下起化学反应，生成稳定的、不溶于水的水化铝酸钙、水化硅酸钙等，这些化合物能在空气中和水中继续硬化，从而产生强度。因而矸石渣是一种较好的水硬性材料。煤矸石经自燃或经800℃温度左右人工煅烧后有一定活性，属于火山灰质的活性材料，可以与硅酸盐水泥熟料和石膏混合磨细制成火山灰硅酸盐水泥。
用矸石渣作为水泥混合材，具有改善水泥物理性能，降低成本和增加产量等优点。一般小水泥厂立窑煅烧熟料，f-CaO含量往往偏高，水泥安定性较差，抗拉强度偏低，掺入具有活性的煤矸石做混合材，对消除游离氧化钙的影响，改善水泥的安定性，提高抗拉强度尤为显著。利用煤矸石作混合材生产水泥，在水泥厂内不需增加设施，完全是利用原有的工艺设备进行的。
利用煤矸石作混合材生产的火山灰硅酸盐水泥，早期强度高，后期强度上升快，水化热低，抗酸抗腐蚀性能好，可使用于水利工程、民用建筑、道路、桥梁、水坝的浇灌工程中。
