在矿物加工领域，矿粉成型技术的革新对资源gao效利用到关重要。高粘聚丙烯酰胺（HPAM）作为一种高分子聚合物，通过分子链吸附、胶体增强及界面协同作用，显著提

高金属矿粉的粘结强度。

一、粘结强度增强机制解析

分子链桥接与吸附

HPAM 的线性分子链（Mw=10⁶-10⁷Da）通过酰胺基团与矿粉表面羟基形成氢键，并与金属离子（Fe³⁺、Cu²⁺）发生配位吸附。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，在颗粒间形成三维缠结网络，使生球抗压强度提高到 1200-1500N / 球。

双电层稳定与絮团强化

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。zeta 电位测试显示，添加 0.15% HPAM 可使铁矿粉表面电位从 - 25mV 降到 - 

40mV，絮团粒径从 5μm 增大到 15μm，增强颗粒间机械咬合。

界面膜强化与润滑调控

HPAM 与矿粉表面接触时形成厚度约 50-100nm 的弹性膜，拉伸强度达 15-25MPa。当剪切应力超过临界值（1.2Pa）时，分子链解缠结产生润滑效应，使成型压力减少

 30%，同时保持结构完整性。

二、粘结强度关键影响因素

HPAM 浓度梯度效应

在铁矿粉中添加 HPAM，生球抗压强度呈现非线性增长：

0.1% 浓度：抗压强度 800N / 球

0.2% 浓度：抗压强度 1200N / 球

0.3% 浓度：抗压强度 1500N / 球

超过 0.3% 后，过量分子链导致颗粒间润滑过度，强度提高趋缓。

分子量与链构象调控

分子量在 1200-1800 万 Da 区间时，HPAM 链段柔性zui佳，形成的网络结构zui稳定。当分子量超过 2000 万 Da 时，溶液粘度急剧增加，导致分散性下降，反而减少粘结

强度。

复配协同效应

与膨润土复配（质量比 1:3）：生球抗压强度提高到 1800N / 球，抗爆裂温度从 450℃提高到 600℃

与硅酸钠复配（质量比 2:1）：焙烧后球团抗压强度达 2200N / 球，同时改善还原性

三元复配体系（HPAM / 木质素磺酸钙 / CMC=3:1:1）：含锌除尘灰球团锌回收率提高到 88%

三、环境因素响应特性

pH 值min感性

在弱酸性矿粉（pH4.5-5.5）中，pH min感型 HPAM 分子链从舒展态转为紧缩态，粘结强度动态调整。实验显示，改性 HPAM 在 pH5.0 时生球抗压强度比普通 HPAM 提高 25%。

温度稳定性

HPAM 在缺氧条件下 210℃开始分解，但通过疏水改性可将分解温度提高到 300℃以上。在 1000℃焙烧时，分解产生的气体（CO₂、NH₃）使球团孔隙率增加 15%，透气性

提高 40%。

电解质耐受性

当 NaCl 浓度达 0.5M 时，HPAM 分子链卷曲导致粘结强度下降，但通过引入两性离子单体（如甜菜碱），可使体系在 1.0M NaCl 中仍保持抗压强度≥1000N / 球。

四、工业应用优化技术

铁矿粉冷压球团

某钢厂采用 HPAM / 膨润土复配体系（质量比 1:3），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 0.15% HPAM 的球团在 

1000℃焙烧后抗压强度达 2200N / 球。

含锌除尘灰处理

在转底炉工艺中，HPAM 与木质素磺酸钙复配（质量比 3:1）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、鞍钢实现年处理量 10 万吨。

尾矿资源化利用

某磷矿尾矿（-200 目占 90%）采用 HPAM/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，成功替代天然磷矿石，综合利用率达 95%。

高粘聚丙烯酰胺通过分子链桥接、双电层稳定及界面膜强化三重机制，显著提高金属矿粉成型粘结强度。其浓度梯度效应、分子量调控及复配协同技术，为矿业提供了gao效

、环保的解决方案。未来研究将聚焦于生物基改性、纳m复合及智能响应体系，以推动资源gao效利用与绿色生产。