Физические и физико-химические свойства твердых тел, жидких и газообразных веществ определяются величиной молекулярных сил, которые в свою очередь зависят от взаимного расположения отдельных молекул. Кристаллы твердых тел распались бы, если бы не было взаимодействия между элементами кристаллической решетки. Свойства жидкостей - их вязкость, поверхностное натяжение ~ также определяются величиной объемного силового молекулярного поля.

Любая молекула, расположенная внутри данной фазы, находится в уравновешенном силовом поле. Однако равновесие нарушается близ поверхности фазы и в наибольшей степени на границе раздела фаз, в связи с чем поверхность любой жидкости и твердого тела обладает силовым молекулярным полем, способным захватывать и удерживать посторонние атомы и молекулы.

Явление притяжения и захвата посторонних молекул поверхностью жидкости и твердого тела называется адсорбцией. Силы, под действием которых происходит это притяжение, называются адсорбционными. Поглотитель называется адсорбентом, поглощаемое вещество - адсорбатом. Экспериментально и расчетами показано, что адсорбция зависит от природы молекулы, попавшей в сферу притяжения поверхности, и от природы самой поверхности.

Между «химическими» силами, связывающими атомы в молекулы, и «физическими» силами, обусловливающими сцепление молекул в жидкостях и твердых телах, не имеется принципиальной разницы. Отличие состоит лишь в силе взаимодействия и расстояниях, на которых проявляются эти силы. Так. для химических связей (ионной, ковалентной, металлической) характерна высокая энергия связи - 40-400 кДж/моль, а сила взаимодействия проявляется на расстоянии между атомами или ионами до 10'8 см. Молекулярные силы, объединенные под одним общим названием Ван-дер-ваальсовых, обладают значительно меньшей энергией связи, 0,04-4 кДж/моль, но действуют на больших расстояниях - ІО^-ІО*7 см.

Ван-дер-ваальсовые силы от валентных отличаются тем, что они не связаны с переходом электронов от одного партнера к другому и поэтому не обладают характерным для химической связи свойством насыщаемости: поле одного диполя может одновременно влиять на поля нескольких соседних диполей, и наоборот.

Общим для различных типов связей является особый характер взаимодействия двух частиц в зависимости от расстояния между ними (рис.2.8). Две частицы (атомы или молекулы), находившиеся вначале на расстоянии г, соизмеримом с радиусом действия химических или молекулярных сил, притягиваются друг к другу. Затем сила притяжения начинает падать и, наконец, на близком расстоянии между частицами возникают очень большие силы отталкивания. Однако имеется такое положение, когда силы притяжения и отталкивания уравновешиваются и система приходит в устойчивое состояние, соответствующее минимуму ее потенциальной энергии. Для рассматриваемого случая это положение равновесия установилось при расстоянии между частицами в г0, которое обычно принимают как сумму радиусов взаимодействующих частиц. В большинстве случаев в результате такого взаимодействия выделяется теплота, так как до встречи сумма энергии частиц была больше, чем энергия образованной системы из этих двух частиц.

Наличие сил притяжения между нейтральными атомами и молекулами приводит к появлению аналогичных сил молекулярного сцепления между двумя макроскопическими телами, поверхности которых сближены до очень малых расстояний.

Прямое молекулярное взаимодействие между твердыми частичками реальных железосодержащих шихт не в состоянии обеспечить необходимую силу сцепления. Практически не обеспечивает сцепления и плоский контакт частичек, что обусловлено наличием микрорельефа соприкасающихся поверхностей. Изолированные точечные контакты не позволяют сблизить основную площадь поверхностей взаимодействующих частичек до расстояний, на которых проявляется действие молекулярных сил (рис. 2.9).

Силовым молекулярным полем обладает поверхность любой жидкости, благодаря чему она также может взаимодействовать с поверхностями твердых частиц. Но в отличие от твердых частиц жидкость способна изменять свою поверхность, повторяя рельеф поверхности твердой частички, в результате чего

возникает очень плотный контакт. Сила связи частички с пленкой жидкости достигает значительной величины.

Таким образом, слой жидкости, заключенный между двумя частичками, представляет среду, которая увеличивает радиус действия молекулярных сил, способных связывать соседние твердые частички.

Иными словами, при заполнении жидкостью пространства между частичками молекулярное силовое поле «прижимается» к поверхности в результате уменьшается радиус действия молекулярных сил. Для обеспечения сцепления зерен жидкость должна обладать особыми свойствами, чтобы можно было не только компенсировать уменьшение толщины молекулярного поверхностного поля, но и значительно увеличить эффект взаимодействия между частичками.

Такими свойствам обладает вода, которая для частичек железорудных материалов является довольно сильным «клеящим» веществом.