高粘聚丙烯酰胺（HPAM）作为一种高分子聚合物，在矿粉粘结剂领域展现出独特的应用价值。其分子链结构与胶体化学特性，为矿粉成型提供了从增稠到强化的全流程解决方案。

一、作用机制解析

分子链吸附与桥接

HPAM 的线性分子链（分子量 10⁶-10⁷Da）通过酰胺基团与矿粉表面的金属离子（如 Fe³⁺、Ca²⁺）形成配位键，同时通过氢键与水分子结合形成水化膜。动态光散射实验显

示，0.2% HPAM 溶液中分子链均方回转半径达 180nm，在矿粉颗粒间形成三维缠结网络，使物料粘度稳定在 8000-12000mPa・s 区间。

胶体增强

HPAM 的阴离子基团（-COO⁻）在矿粉表面形成双电层，通过静电斥力防止颗粒团聚。当剪切应力超过临界值（0.8-1.5Pa）时，分子链解缠结产生滞后效应，弹性模量

（G'）达 10⁴-10⁵Pa，断裂伸长率 400-500%，形成连续丝滑的拉丝xiao果。

高温稳定性调控

HPAM 在缺氧条件下加热到 210℃开始分解，但通过引入疏水改性基团（如甲基丙烯酸酯），可将热分解温度提高到 300℃以上。在矿粉球团焙烧过程中（800-1200℃），

HPAM 分解产生的气体（CO₂、NH₃）可增加球团孔隙率，提高透气性与还原性。

二、性能优化技术

浓度梯度设计

在铁矿粉冷压球团中，HPAM 添加量与球团强度呈非线性关系：

0.1% 浓度：生球落下强度 3.2 次 / 0.5m，抗压强度 800N / 球

0.2% 浓度：生球落下强度 5.8 次 / 0.5m，抗压强度 1200N / 球

0.3% 浓度：生球落下强度 7.1 次 / 0.5m，抗压强度 1500N / 球

超过 0.3% 后，过量分子链导致颗粒间润滑效应增强，强度提高趋缓。

复配协同效应

与膨润土复配：在 HPAM 中添加 5% 膨润土，可使球团抗爆裂温度从 450℃提高到 600℃，同时减少 HPAM 用量 30%。

与硅酸钠复配：HPAM / 硅酸钠（质量比 2:1）体系可形成硅酸凝胶网络，使球团抗压强度提高 40%，同时改善高温焙烧后的抗粉化性能。

环境响应改性

pH min感型 HPAM 在弱酸性环境（pH5.0-5.5）下发生构象转变，分子链从舒展态变为紧缩态，动态调整粘结强度。在含硫矿粉（pH4.5-5.0）中，改性 HPAM 可使生球抗

压强度提高 25%，同时减少酸性废水处理成本。

三、应用实践与案例

铁矿粉冷压球团

某钢厂采用 HPAM 替代传统膨润土，球团品位从 58.6% 提高到 61.2%，焦比减少 8%，吨钢成本减少 35 元。工业试验显示，添加 0.2% HPAM 的球团在 1000℃焙烧后抗

压强度达 2200N / 球，远高于膨润土球团的 1500N / 球。

含锌除尘灰处理

在转底炉处理含锌除尘灰时，HPAM 与木质素磺酸钙复配（质量比 3:1）可使锌回收率从 75% 提高到 88%，同时减少粉尘排放 40%。该技术已在首钢、鞍钢等企业实现工

业化应用。

尾矿资源化利用

某磷矿尾矿（-200 目占 90%）采用 HPAM / 羧甲基纤维素（CMC）复合粘结剂（质量比 1:1），压制成型率达 98%，烧结后抗压强度 1800N / 球，成功替代部分天然磷矿

石。

高粘聚丙烯酰胺通过分子工程与胶体化学的深度融合，为矿粉粘结提供了gao效、环保的解决方案。其成膜性、增稠性与高温稳定性的协同效应，正推动矿业向资源gao效利

用与绿色生产方向发展。未来研究将聚焦于生物基改性、纳m复合技术及环境响应型材料的开发，以满足可持续发展需求。