抽象的
使用田口方法設計實(shí)驗以尋找使用低速球磨生產(chǎn)硅砂納米顆粒的佳參數。應用正交陣列和信噪比研究球粉重量比、研磨罐容積和轉速等加工參數的性能特征。從信噪比分析獲得的結果表明，球粉重量比是有影響的參數。
一、簡(jiǎn)介
硅砂納米顆粒由于尺寸減小而具有獨特的特性，因此得到了逐步的研究和生產(chǎn)。二氧化硅砂納米顆粒已被證明是一種非常有效的聚合物添加劑，可提高耐久性、強度和柔韌性。納米二氧化硅還用作添加劑，以提高自密實(shí)和高性能混凝土的強度和可加工性。納米二氧化硅顆粒廣泛通過(guò)化學(xué)工藝生產(chǎn)。然而，納米二氧化硅的化學(xué)合成會(huì )在終產(chǎn)品中產(chǎn)生高污染。隨著(zhù)對更高納米二氧化硅純度的需求不斷增加，預計污染水平將降至低。除化學(xué)合成外，其他工藝如沉淀、高溫汽化、溶膠-凝膠工藝、高速立式旋轉磨、和行星式球磨機是生產(chǎn)硅砂納米顆粒常用的方法之一。本研究的目的是設計一種通過(guò)結合低速球磨和加熱過(guò)程將天然硅砂轉化為硅砂納米顆粒的技術(shù)。
預計該技術(shù)將能夠始終如一地生產(chǎn)小于 100 nm 的高純度硅砂納米顆粒。
田口方法提供了一種簡(jiǎn)單、高效和系統的方法來(lái)確定佳參數。與因子方法相比，田口方法不是測試所有可能的可用參數組合，而是提供了一種更簡(jiǎn)單的方法來(lái)設置實(shí)驗參數的組合。本文中測試的參數是球粉重量比 (BPR)、研磨罐的體積和研磨速度。
2. 參數識別
球磨過(guò)程中用到的參數很多。然而，優(yōu)化測試的參數是轉速和銑削時(shí)間。這表明這兩個(gè)參數在決定銑削效果方面起著(zhù)重要作用。正如 Simoes 所支持的那樣，球粉重量比被認為是有影響力的參數之一，與研磨時(shí)間和轉速一樣。
認為研磨介質(zhì)的體積是影響大的參數，其次是轉速。以前作品使用的球粉重量比明顯不同。雖然大多數使用的比率在 10:1 到 20:1 的范圍內，但有些作品使用的比率遠高于此，達到 100:1。較高的球粉重量比有助于提高粒徑減小率。但是，當使用的比例過(guò)高時(shí)，有可能發(fā)生研磨球與研磨瓶?jì)缺谂鲎捕斐傻奈廴尽?/span>關(guān)于佳 BPR 沒(méi)有決定性的決定，因為有些工作在使用 20 : 1 的 BPR 時(shí)得到了好的結果，而有些工作在使用 10 : 1 的 BPR 時(shí)得到了好的結果。其他工作表明 BPR 應該至少為 15 : 1產(chǎn)生好的結果 。
對于研磨罐的體積，由于可用性，有 5.6 L、1.8 L 和 1.0 L 三種尺寸可供選擇。另一個(gè)對研磨效率影響很大的參數是研磨速度。幾乎所有的研究都使用高轉速或銑削速度，超過(guò) 100 rpm。事實(shí)上，正如 Bilgili 等人所證明的那樣，使用了高達 2000 rpm 的銑削速度。更高的研磨速度提供了更高的研磨球施加到材料上的沖擊能量，并導致更好的研磨效率。對于球磨速度，由于以前的工作通常使用100轉以上的高速球磨，低速球磨機的佳轉速是未知的。因為更高的速度導致研磨球和粉末之間的更高碰撞。
3. 實(shí)驗設置
球磨是一種細粉研磨和制造亞微米或納米結構粉末材料的方法。球磨機用于研磨各種礦山和材料。多年來(lái)，它已被證明是一種生產(chǎn)納米晶粉末的有效且簡(jiǎn)單的技術(shù)，并且有可能獲得大量的材料。研磨罐偏心安裝在行星球磨機的太陽(yáng)輪上。研磨罐中的研磨球受到疊加的旋轉運動(dòng)，稱(chēng)為科里奧利力。研磨球和研磨罐之間的速度差異產(chǎn)生摩擦力和沖擊力之間的相互作用，釋放高動(dòng)態(tài)能量。這些力之間的相互作用產(chǎn)生了行星式球磨機 的高且非常有效的尺寸減小程度。
所用球磨機為美國斯通瓦球磨機，高轉速為100轉/分。使用的研磨罐是 Roalox 氧化鋁強化研磨罐。它們由耐磨的化學(xué)瓷制成，氧化鋁強化，其耐磨壽命是瓷罐的近 4 倍。高強度、抗沖擊的機身大限度地減少了碎屑和破損，降低了粉末污染的可能性。使用的研磨球由直徑為 10 毫米的氧化鋯制成。
4. 實(shí)驗程序
天然硅砂取自，遠離發(fā)達地區，避免天然硅砂與建筑砂混合。首先將沙子洗滌以去除雜質(zhì)并在120°C的烘箱中干燥1小時(shí)。然后，使用 Sieve Shaker將沙子篩成425 μ m至600? μ m之間的尺寸?。然后將沙子與研磨球一起插入研磨罐中并研磨2小時(shí)。研磨2小時(shí)后，將沙子篩入小于 425 μ m的尺寸?。嚙合步驟的目的是去除在研磨過(guò)程中可能積聚的雜質(zhì)和硬團塊.沙子過(guò)篩后，再次在烘箱中在 120°C 下干燥 1 小時(shí)。每研磨 2 小時(shí)重復一次網(wǎng)格和干燥過(guò)程，直到總研磨時(shí)間達到10 小時(shí)。使用的網(wǎng)格尺寸為 425? μ m、212? μ m、150? μ m 和 63? μ m。研磨 10 小時(shí)后，2000 粒度分析儀分析硅砂的粒度和粒度分布
