如今，烧结陶瓷砖（SCBs）是最广泛使用的建筑材料之一，通常通过在900至1200°C的温度范围内烧结特定粘土制成[1] [2]。由于其低成本、耐用性、高功能性和机械强度等优点，SCBs被应用于承重墙、路面、隔热材料和砌体结构[3]。然而，随着SCBs需求的增长，其生产消耗了大量天然粘土，导致资源枯竭和环境问题[4]。因此，人们越来越关注将固体废物纳入SCBs的生产中，这不仅为传统粘土提供了可持续的替代方案，还能促进固体废物的回收利用，转化为高价值的陶瓷材料。例如，Adediran等人[5]研究了利用底灰生产粘土砖的可行性，因为底灰含有高量的助熔剂成分Na2O、K2O和CaO。使用20%的底灰制成的砖的抗压强度达到了ASTM C62规定的最低要求。同样，Mahanna等人[6]使用水处理污泥作为部分粘土替代品，因为其成分与天然粘土相似，为SCBs的生产提供了一种更可持续和环保的方法。另一项研究中，Li等人[7]利用风化矿石粉末开发了高强度SCBs，因为其硅铝含量超过70%，有效解决了传统粘土开采造成的生态破坏问题。
这些研究强调了利用固体废物的共同策略，即根据其成分来提高陶瓷砖的性能，同时减少对环境的影响。因此，二次铝渣（SAD）作为一种典型的工业固体废物，也因其富含刚玉（Al2O3）而具有很高的潜力用于生产SCBs[8] [9]。Al2O3以其优异的性能而闻名，包括高熔点（2030°C）、高机械强度和热稳定性[10] [11] [12]。此外，先前的一项研究将SAD加入烧结产品后，发现这些产品的渗滤液中的重金属浓度低于相关监管限值，表明基于SAD的烧结产品具有可接受的环境安全性[13]。然而，SAD也含有大量的氮化铝（AlN），这种物质不稳定，在接触水分时会水解，释放出大量氨气（NH3），对人类健康和环境安全构成威胁[14] [15]。因此，通常需要经过热处理来稳定AlN含量。在此过程中，AlN通过氧化被还原，而处理后的SAD中增加的Al2O3含量使其更适合用于SCBs的生产。不过，Zhang等人[16]将SAD用于陶瓷砖的生产，但得到的砖的抗压强度仅为16.2 MPa。这是因为过量的Al2O3提高了原料体系的共晶熔点，限制了在较低烧结温度下液相的形成，从而降低了砖的性能[17]。为了解决这个问题，可以在SCBs的生产中加入废玻璃（WG）作为助熔剂。
废玻璃（WG）也是一种含有高量玻璃相和助熔剂成分的固体废物。在烧结过程中，玻璃相可以在相对较低的温度下软化，从而促进液相的形成并提高烧结效率。此外，WG中的各种离子（如Na+、Ca2+、Mg2+等）与提供的Al2O3和SiO2反应，形成低熔点化合物，进一步促进液相的形成，有助于烧结材料内部形成致密的微观结构[18] [19]。例如，Mao等人[20]报告称，在陶瓷砖生产中加入WG可以减少开放孔隙率并提高砖的抗压强度。Lawanwadeekul等人[2]也证明了WG作为助熔剂的潜力，它促进了烧结过程，显著提高了砖的机械性能。Phonphuak等人的研究[21]表明，在900–1000°C下将10%的WG加入陶瓷砖并烧结后，砖的整体性能得到了提升。尽管先前的研究已经证明了利用SAD生产陶瓷砖的可行性，但仍需进一步改进性能以提高其实际应用性[16]。此外，目前还没有系统研究过富含SiO2的粘土与富含Al2O3的SAD在含有WG助熔剂的情况下的潜在协同作用。
因此，本研究旨在评估使用处理过的SAD和WG生产SCBs的可行性。在本研究中，首先按固定比例将处理过的SAD加入粘土中，然后加入不同含量的WG作为助熔剂。制备好的混合物被制成砖状，并在900至1000°C的温度范围内烧结以生产SCBs。为了研究WG对SCBs晶相和微观结构演变的影响，进行了X射线衍射（XRD）和扫描电子显微镜（SEM）分析。此外，还系统评估了其实际应用性，包括抗压强度、体积密度、吸水率和烧失量（LOI）。本研究为工业固体废物的增值利用提供了可持续的途径，并为开发替代陶瓷材料提供了有前景的方法。
