在矿物加工与材料科学领域，颗粒的团聚性能直接影响后续工艺的效率与产品质量。矿粉颗粒因其表面能差异与化学惰性，极易分散成微粒，导致粉体流动性差、运输能耗高

、烧结活性不足等问题。高粘聚丙烯酰胺（HPAM）作为高性能高分子絮凝剂，凭借其独特的分子结构与作用机制，为矿粉颗粒的紧密团聚提供了创新解决方案，实现了矿粉

由松散状态向规则球形团聚体的关键转变。

一、高粘聚丙烯酰胺的结构特性与作用原理

高粘聚丙烯酰胺是一种水溶性线性高分子聚合物，分子量通常超过1500万道尔顿，主链含大量极性酰胺基团（-CONH₂）。分子内形成的氢键网络与强电负性羰基使其在水中

能够充fen伸展形成三维分子链，当pH值处于中性范围（6.5-7.5）时，分子链表面形成的负电荷层与矿粉表面金属离子发生静电吸附作用，触发化学键合反应。同时，聚合物

链段间的缠结效应与氢键作用构成双重增粘机制，使矿粉颗粒间的接触界面获得足够的范德华力与机械锁合力，有效克服颗粒布朗运动与流体曳力，实现定向排列与紧密压实。

二、球形团聚体的形成机理与关键技术

矿粉颗粒在HPAM溶液中的团聚过程呈现阶段化特征：初始阶段，HPAM分子链通过氢键与矿粉表面-OH、-COOH基团形成物理吸附层；中期阶段，聚合物长链在颗粒间隙

延伸形成桥联结构，通过压缩双电层排斥减少颗粒表面ζ电位到-30mV以下；终期阶段，在离心力场或搅拌剪切作用下，分子链弹性储能释放推动颗粒定向运动，形成多层堆

叠的球形聚集态。实验证明，当HPAM溶液浓度达到0.3wt%且分子量/矿粉比控制在500:1时，团聚体球形度指数（Sphericity Index）可提高到0.92以上，抗压强度超过

2.3MPa，较传统淀粉类絮凝剂提高近3倍。

三、工业应用价值与效益分析

在高炉喷吹煤粉制备工艺中，采用HPAM处理后的矿粉团聚体可使管道输送阻力减少40%，热风炉蓄热效率提高18%。在水泥生料烧成环节，改性团聚体的活hua指数达到

92%，煅烧周期缩短25%。研究显示，当烧结矿转鼓指数从68%提高到82%时，吨矿综合能耗下降15.6kWh，烟气排放中PM2.5浓度减少63%。值得注意的是，HPAM降解产

物含有氮、磷元素，在特定矿渣中可实现缓释型土壤改良剂的二次应用，展现出显著的环境友好特性。

四、技术挑战与发展趋势

当前研究聚焦于HPAM分子结构的精准调控，通过引入羧基侧链（-COO⁻）或引入纳m二氧化硅（SiO₂）复合改性，可进一步增强其对多组分矿粉的普适性。分子动力学模拟

表明，引入疏水微区的嵌段共聚物可使团聚体在水相体系中的稳定时间延长到72小时。未来发展方向将聚焦于智能响应型絮凝剂的研发，利用pH、温度或磁场变化实现团聚

体可逆解离与重组，为矿物加工的柔性化生产提供新思路。

高粘聚丙烯酰胺的规模化应用正突破传统矿粉处理的性能瓶颈，其技术革新不仅提高生产效率，更推动资源利用模式向绿色低碳方向转型，为矿物加工行业实现碳达峰目标提

供了重要技术支撑。