7.3.1 利用工业生产固体废弃物制备晶须及复合材料
工业固体废物是指在工业生产、经营活动中产生，在一定时间和地点内无法利用而被丢弃的会造成环境污染的固态、半固态物质。工业固体废弃物以产生的行业划分主要包括：①冶金废渣，主要指在各种金属冶炼过程中或冶炼后排出的所有残渣废物，如高炉矿渣、钢渣、各种有色金属渣、各种粉尘、污泥等；②采矿废渣，即各种矿石、煤的开采过程中产生的矿渣，数量极大，涉及的范围很广，如矿山的剥离废石、掘进废石、煤矸石、选矿废石、废渣、各种尾矿等；③燃料废渣，即燃料燃烧后所产生的废物，主要有煤渣、烟道灰、煤粉渣、页岩灰等；④化工废渣，即化学工业生产中排出的工业废渣，主要包括：硫酸矿渣、电石渣、碱渣、煤气炉渣、磷渣、汞渣、铬渣、盐泥、污泥、硼渣、废塑料以及橡胶碎屑等。
利用工业生产固体废弃物制备晶须及复合材料的主要成果包括：以中和渣为原料制备半水硫酸钙晶须，由炼锡废渣制备二水合硫酸钙晶须，从含钛电炉熔分渣制备纳米结构六钛酸钾晶须，利用非淬水高镁炉渣制备硫酸钙晶须，利用碳酸钙生产过程的废渣制备硫酸钙晶须，利用废弃镁碳砖制备氧化镁晶须，利用转炉渣制备硫酸钙晶须，用生产硝基胍、双氰胺的废弃物生产硫酸钙晶须和硫酸钙，氯碱盐泥生产硫酸钙晶须，利用聚合氯化铝生产废渣制备硫酸钙晶须，由钛铁矿或高钛渣亚熔盐法清洁生产二氧化钛和六钛酸钾晶须，利用糖厂垢制备硫酸钙晶须，造纸废渣、海苔渣制备碳化硅晶须复合聚四氟乙烯摩擦材料，利用化工废物合成硫酸钙晶须，氯碱废弃物生产硫酸钙晶须，利用太阳能多晶硅片生产过程中产生的固体废弃物合成莫来石晶须，双氰胺废渣制备碳酸钙晶须联产氯化铵；特别是，利用其生产应用广泛的新型无机填充材料碳酸钙晶须，无疑是综合治理双氰胺废渣的良好途径。典型成果有：
1）从锌渣中提取四针状氧化锌晶须
我国是世界第一产锌大国和第一钢铁大国，在作业中，要产生大量铁含量、锌含量都很高的废渣。据报道，全球40%的锌产量用于钢铁工业的热镀锌，在热镀锌过程中，每年产生的20万t锌渣，要么只能生产高耗高污染低档产品，要么废弃不用，听任“风吹雨打去”。为了从废渣中提取锌，各地通常由手工作坊式小企业采用近似原始的蒸馏法处理，造成严重的环境问题，而且回收率低、耗能大、污染重。
丘克强2000年公开了从锌渣中提取锌的方法，主要流程是：将锌渣块投入真空蒸馏炉内，调节真空度在13.33～26.66 Pa范围内，控制温度在650～1 000℃之间，蒸馏2.5～8 h，促使入炉物料中的锌和还原出来的锌蒸发后在冷凝器上冷凝。经检验其锌品质量达到一级标准，其工艺流程短，生产成本低，而且生产环境好，工人劳动强度小。
湖南冶金职业技术学院陈艺锋博士和其导师、中南大学唐模塘教授，采用热镀锌渣为原料直接成功制备四针状氧化锌晶须，并投入规模工业生产，使从热镀锌渣直接制备优质四针状氧化锌晶须成为现实，解决了以往处理废渣时产生的种种弊端，还能够全面满足工业化生产的要求，而且晶须收得率较日本技术有大幅提高，生产成本却只有日本的1/6。
关敏2015年对锌精矿制备氧化锌晶须工艺进行研究，以锌矿为原料，硫酸为浸出剂，经过焙烧浸取、净化除杂质、制备硫酸锌，再将制得的硫酸锌以离子交换树脂为沉淀剂，通过化学沉淀法合成了前驱体氢氧化锌，进一步灼烧制备了纯度达99%的氧化锌晶须。研究结果表明：浸出工艺条件为反应温度60℃，固液比1：8，硫酸1.3 mol/L，反应时间2.5 h，锌的浸出率在98%以上。以高锰酸钾氧化除铁、锰，以锌粉置换去除重金属，去除效果较好。
许斌2018年公开了利用二次锌渣连续生产纳米四针状氧化锌的方法与流程，包括配料步骤：将二次锌渣进行破碎、筛分，称取一定量的二次锌渣作为原料；原料的熔化和蒸发氧化步骤：将称取好的原料放入石英坩埚中，置于坩埚炉底部，加热坩埚炉直至原料中的锌全部蒸发后停止加热，残渣留在石英坩埚底部，控制坩埚炉中的氧含量，使锌和氧气完全反应；产品收集步骤：当锌和氧气反应完全后，取出石英坩埚，并在室温下自然冷却，然后通过刮取石英坩埚外部表面及内部上层表面的方式得到白色絮状纳米四针状氧化锌晶须。本发明可利用二次锌渣含锌废料生产出质量稳定、成分均匀、形貌单一、颗粒细小的四针状氧化锌晶须，降低了纳米四针状氧化锌的制取成本，避免二次锌渣环境污染。
2）利用石膏残渣制备晶须
毛常明等2014年介绍了直接采用废弃脱硫氧化制备硫酸钙晶须的方法，用石灰乳吸收SO2后加硫酸或通入废烟气，调整pH值，并加入一定量的助晶剂和氧化催化剂，通入空气使其氧化，氧化后趁热过滤、洗涤、干燥，即可制得长径比为50～100的晶须。此种方法可以充分地利用废料进行再加工，生成有用的物质，但是，由于脱硫石膏的品质不是很稳定可能会对产品的性能产生一定的影响。
王兰兰2018年总结了固体废弃物磷石膏制备新材料研究进展，经表面改性的磷石膏及磷石膏晶须在聚合物中作为填料，不仅与聚合物兼容性好，提高了复合材料制品的性能，且具有性价比高的特点。(https://www.daowen.com)
3）工业固体切割废料和废弃物的利用
尹洪峰2018年一种利用废弃镁碳砖制备氧化镁晶须的方法，首先对气氛炉抽真空，在氩气保护下升温，到达合成温度通入氧气，氧气与镁蒸气反应生成氧化镁晶须。这种方法不仅可以节约大量天然资源和合成原料，还可以对固体废弃物进行再利用。合成的晶须原料便宜、成本低，成品晶须的直径为2～15μm之间，长径比为30～75之间。
董金勇2018年公开了从晶硅切割废料中回收碳化硅和氧化锆复合晶须的方法，原料粉体中包括硅、氧化锆和铁，制备流程为：将晶硅切割废料中的硅、氧化锆、铁、聚乙二醇、水与有机溶剂、耐高温热塑性树脂混匀，过滤后得到固体废料，将固体废料烘干，将原料粉体与植物纤维在惰性气体中进行放电等离子烧结，烧结后研磨，得到粒径为1～2μm的原料粉体；惰性气体的压强为100～800Pa，在1100～1600℃下反应10～40 min，得到碳化硅和氧化锆复合晶须。本发明方法料取自工业废料，其回收利用可以降低环境污染，在制备高强度碳化硅和氧化锆复合晶须的同时可以获得氧化锆磨料，该方法工艺简单、制备效率高、成本较低。
马保国2019年公开了一种利用工业副产物氯化钙制备高纯二水石膏晶须的方法，包括以下步骤：①将“氨碱法”工业副产物氯化钙浆体配制为氯化钙溶液，加热至30～80℃，再加入成核促进剂、晶型控制剂，制得反应母液；②向反应母液中加入40～60℃的硫酸钠溶液，搅拌反应30～40min后保温0.5～3 h，得到二水石膏晶须料浆，再经后处理得到高纯二水石膏晶须。本发明以盐化工生产过程的过剩副产物为原料，制备出了长径比10～100、晶体长度50～500μm、纯度98%以上、白度90以上的二水石膏晶须，为氯化钙浆体副产物提供了高附加值利用方案，所得石膏晶须可广泛应用于造纸、化工、新型建材、复合材料等领域。
4）其他工业废渣废料的应用
厉伟光等2005年利用柠檬酸废渣来制取硫酸钙晶须，在制备的过程中，首先进行预处理，然后采用水热合成法制备出了长径比为50左右的硫酸钙晶须，转化率超过了90%，实现了资源的有效合理利用。
赵黎明2013年发明了一种生产硫酸钙晶须和硫酸钙的方法，特别是一种用生产硝基胍、双氰胺的废弃物生产硫酸钙晶须和硫酸钙的方法，该方法包括氢氧化钙浆液的制备、硫酸钙晶须的制备、硫酸钙的制备。本发明的技术方案是将双氰胺生产过程中废弃的白灰粉和生产硝基胍后的含酸废水进行充分利用，用于生产硫酸钙晶须和高品质的硫酸钙，解决了双氰胺生产过程中的固废和硝基胍生产过程中产生的大量含酸废水对环境的影响等问题，具有经济、环保双重效益。本发明的技术方案具有工艺流程简单、便于操作，生产过程中所产生的废弃物可用于石灰的消解，做到了废物利用，且无固废和废水的排放。
廖奇丽2015年公开了利用太阳能多晶硅片生产过程中产生的固体废弃物合成莫来石晶须专利，以太阳能多晶硅片生产过程中产生的废弃石英坩埚及废弃超细氧化铝磨料为原料，以硫酸钠、硫酸钾复合盐作为熔盐体系制备莫来石晶须。同时，采用XRD、SEM等测试手段研究了不同温度下所合成粉体的物相及形貌分析。结果表明，在1100℃高火保温3 h制备出了直径为0.1～2μm，长径比高达50～60的莫来石晶须，其形成机理属于熔解-沉淀反应机制。
戴琪2016年公开了一种利用聚合氯化铝生产废渣制备硫酸钙晶须的方法，以聚合氯化铝生产废渣作为原料，通过电泳处理，对其进行初步除杂分离，再利用微生物厌氧发酵，增加亚硫酸根含量，在高温高压下，以磷酸作为晶型调节剂，通过二氧化碳，获得碳酸钙晶体，通过烧结及低速分离去除杂质，将除杂后的沉淀物在高温下分解，随后使用盐酸溶解，获得游离的钙源，最后通过氧化剂氧化亚硫酸根及硫酸根与钙离子的结合，制得硫酸钙晶须。
于荟2019年公开了利用含NaCl废盐制备钛酸钠晶须的方法与流程，采用含NaCl的工业危废作为反应原料，通过熔融法制备钛酸钠晶须粉体，在此基础上即可制得成本低廉、性能优良的钛酸钠晶须。其方法主要包括以下步骤：①准备好前驱体；②将前驱体与COD、混合盐搅拌均匀，加入助熔剂，高温焙烧，去离子水洗涤，干燥，制得钛酸钠晶须。此技术可实现工业危废的资源化可再生利用，节省资源，降低成本，简化工艺，减轻环境污染压力，所制备出的晶须产品具有较高的经济价值和社会价值，并易于实现工业化生产。