抽象的

使用田口方法設（shè）計實（shí）驗以尋找使用低（dī）速球磨生產矽砂納米顆粒的佳參數。應用正交陣列（liè）和信噪比研究球粉重量比、研磨罐容積和轉（zhuǎn）速等加工參數的性能特征。從信噪比分析獲（huò）得的結果表明，球粉重量比是有影響的參數。

一、簡介

矽砂納米顆粒由於尺（chǐ）寸減小而具有獨特的特性，因此得到（dào）了逐步的研究（jiū）和生產。二氧化（huà）矽砂納米顆粒已被證明是一種非常有效的聚（jù）合（hé）物添加劑（jì），可提（tí）高耐久性（xìng）、強（qiáng）度和柔韌性。納米二氧化矽還（hái）用作添加劑，以提高自密實和高（gāo）性能混凝土的強度和可加工性。納米二氧化矽顆（kē）粒廣泛通過化學工藝生產。然而，納米二氧化矽的化學合成（chéng）會在終產品中產（chǎn）生高汙染。隨著對更（gèng）高納米二氧化矽純度的需求不斷增加，預計汙染水平（píng）將降至低。除化學合成外，其他工藝如沉澱、高溫汽化、溶膠-凝膠工藝、高速（sù）立式旋轉磨、和行星式球磨機是生產矽砂納（nà）米顆粒常用的方法之一。本研究的目的是（shì）設計一（yī）種通過結合低速球磨和加熱過程將天然矽砂轉化為矽砂納米（mǐ）顆粒的技術。

預計該技術將能夠始終如一地生產小於 100 nm 的高純度矽砂納米顆粒。

田口方法（fǎ）提供（gòng）了一種簡單、高效和係統（tǒng）的方法來確定佳參數。與因子方法相比，田口方法（fǎ）不是測試所有可能（néng）的可用參數組合，而（ér）是提供了一種更（gèng）簡單的方法來設置實驗參數（shù）的組合。本文（wén）中測（cè）試的參數是球粉重量比 (BPR)、研磨罐的體積和研磨速度。

2. 參（cān）數識（shí）別

球磨過程中用到的參數很多。然而，優化測（cè）試的參數是轉速和（hé）銑削時間。這表明這兩個參數在（zài）決定銑（xǐ）削效果方麵起著重要作用。正如 Simoes 所支持的那樣，球粉重量比（bǐ）被認為是有影響力的參數之一，與研磨時間和轉速一樣。

認為研磨（mó）介質（zhì）的體積是影響大的參數，其次是轉速。以（yǐ）前作品使用的球粉重量比（bǐ）明顯不同。雖然（rán）大多數使用的比率在 10:1 到 20:1 的（de）範圍內，但有些作品使用的比率遠高於此，達到 100:1。較高的球粉重量比有助於提（tí）高粒徑減小率。但是，當使用的比例過高時，有可能發（fā）生研磨球與研磨瓶內壁碰撞而造成的汙染。關於佳 BPR 沒有決定（dìng）性的決定（dìng），因為（wéi）有些工作在使用 20 : 1 的 BPR 時得到了好的結果，而有些工作在使用 10 : 1 的 BPR 時得到了好的結果。其他工作表明 BPR 應（yīng）該至少（shǎo）為 15 : 1產生好的結果 。

對於研磨罐的體積，由（yóu）於可用性（xìng），有 5.6 L、1.8 L 和 1.0 L 三種尺寸可供選擇。另一個對研磨效率（lǜ）影響很大的參數是研（yán）磨（mó）速度。幾乎所（suǒ）有的研究都使用高轉速或銑削速度（dù），超過 100 rpm。事實上，正如（rú） Bilgili 等人（rén）所證明的那（nà）樣（yàng），使用了高達 2000 rpm 的銑削速度。更高的研磨速度（dù）提（tí）供了更高的研磨球施加到材（cái）料上的（de）衝擊能量，並導致更好的（de）研磨效率。對於球磨速度，由於以前（qián）的工作通常使用100轉以上的高（gāo）速（sù）球磨，低（dī）速球磨機的佳（jiā）轉速是未知的。因為更高的速度導致研磨球和（hé）粉末之間的更高碰撞。

3. 實驗設置

球磨是一種細粉研磨和製造亞微米或納米結構粉末材料的方法。球磨（mó）機用於研（yán）磨各種礦山和材料。多年來，它已被證（zhèng）明（míng）是一種生產納米（mǐ）晶粉末的有效且簡單的技術，並且有可能獲得大量（liàng）的材料。研磨罐偏心安裝在行星球磨機的太陽輪上。研（yán）磨罐中的研磨球受到（dào）疊加的旋轉運（yùn）動，稱為科裏奧利力。研磨球（qiú）和研磨（mó）罐之間的速度差異產生摩擦力和衝擊力之間的相互作用，釋放高動態能量。這些力之間的相互（hù）作用產生了行星（xīng）式球磨機（jī） 的高且（qiě）非常（cháng）有效的尺寸減小程度。

所用球磨機為美國（guó）斯通瓦球（qiú）磨機，高（gāo）轉速為100轉/分。使用的研磨罐（guàn）是（shì） Roalox 氧化（huà）鋁強化（huà）研磨罐。它們由耐磨的化學瓷製成，氧化鋁強（qiáng）化，其耐磨（mó）壽命是瓷罐的近 4 倍。高（gāo）強度、抗衝擊的機身大限度地減少了碎屑和破損，降（jiàng）低了粉末（mò）汙染的可能性。使用的研（yán）磨球（qiú）由直徑為 10 毫米的氧（yǎng）化（huà）鋯製成。

4. 實驗（yàn）程序

天然矽（guī）砂取自，遠離發達地區，避（bì）免（miǎn）天然矽砂與建築（zhù）砂（shā）混合。首先將沙子洗（xǐ）滌以去（qù）除雜質並在120°C的烘箱中（zhōng）幹燥1小時。然後（hòu），使用 Sieve Shaker將沙子篩成425 μ m至600  μ m之間的尺（chǐ）寸 。然後將沙子與研磨球一起插入研磨罐中（zhōng）並研磨2小時。研磨2小時（shí）後，將沙子篩入小於 425 μ m的尺寸 。齧合步驟的目的是去除在研磨過程中可能積聚的雜質和硬團塊.沙子過篩後，再次在烘箱中在 120°C 下幹燥 1 小時。每研磨 2 小時重複一次網格和幹燥過程（chéng），直到（dào）總研磨時間達到10 小時（shí）。使用的網格尺寸為 425  μ m、212  μ m、150  μ m 和 63  μ m。研磨 10 小時後，2000 粒度分析儀分析矽砂的（de）粒度和粒度分布