8/12/2019 Attapulgite Properties and Uses

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A T T A P U L G I T E P R O P E R T I E S A N D U S E S

yW. L . H ADE N J R.

Min e ra l s a n d C h e mic a l s P h i l ip p C o rp o ra t io n , Me n lo ] ? a rk , N e w J e r s e yA B S T R A C T

T h e c l a y m i n e r a l a t t a p u l g i t e d e r i v e s i t s n o n - s w e l li n g n e e d l e - li k e m o r p h o l o g y f r om i t sth re e -d im e n s io n a l c ry s t a l s t ru c tu re . T h e s h a p e a n d s iz e o f th e n e e d le s r e s u l t i n u n iq u ec o l lo id a l p ro p e r t i e s , e s p e c ia l ly r e s i s t a n c e to h ig h c o n c e n t ra t io n s o f e l e c t ro ly te s , a n dg i v e h ig h s u r f a ce a r e a , h i g h p o r o s i t y p a r ti c l e s w h e n t h e r m a l l y a c t i v a t e d . E x a m p l e s o fi n d u s t r i a l a p p l i c a t i o n s o f a t t a p u l g i t e a r e r e v i e w e d w i t h e m p h a s i s o n h o w t h e s e c h a r a c t e r -i s t i c p ro p e r t i e s fu n c t io n in th e v a r io u s e n d -u s e s .

I N T R O D U T I O N

A t t a p u l g i t e h a d b e e n u se d b y i n d u s t r y f o r m o r e t h a n 4 0 y e a r s b e fo r e i tw a s r e c o g n i z e d a s a d i s t i n c t c l a y m i n e r a l . C h e m i c a l c o m p o s i t i o n a n d s o m e o fi t s p r o p e r t i e s w e r e s u f f ic i e n t l y s i m i l a r t o m o n t m o r i l l o n i t e t o c a u s e th i s c o n -f u s io n . I n t h e 1 9 40 s , t h e s t r u c t u r e w a s w o r k e d o u t b y B r a d l e y , a n d t h en e e d le - l i k e p a r t i c l e s h a p e w a s l a t e r d e m o n s t r a t e d b y e l e c t r o n m i c r o s c o p y( G r i m , 1 9 5 3 , p p . 7 7 - 7 9 ) .

W i t h t h e r e a l i z a t i o n t h a t a t t a p u l g i t e w a s i n d e e d a u n i q u e m i n e r a l , c on -s i d e ra b l e e f fo r ts h a v e b e e n e x p e n d e d o v e r th e y e a r s b y i n d u s t r y t o t a k ea d v a n t a g e o f i t s c h a r a c t e r i s t i c p r o p e r t i e s i n i n d u s t r i a l a p p l i c a t i o n s . T h i sp a p e r s h o w s h o w t h e f u n d a m e n t a l p r o p e r t i e s o f a t t a p u l g i t e w h i c h r e s u l tf r o m t h e c r y s t a l s t r u c t u r e l e a d to a n u m b e r o f c u r r e n t i n d u s t r i a l a p p l i c a t i o n s .

S T R U C T U R E O F A T T A P U L G I T ET h e a t o m i c s t r u c t u r e o f a t t a p u l g i t e i s d e s c r i b e d i n s o m e d e t a i l in a n o t h e r

p a p e r p r e s e n t e d a t t h i s C o n f e r e n ce ( P r e is i n g er , 1 9 63 ), a l o n g w i t h t h e s t r u c t u r a lc h a n g e s t h a t a c c o m p a n y t h e r m a l a c t i v a t i o n t r e a t m e n t s . F o r p u r p o s e s o ft h i s d i s c u ss i o n , w e n e e d o n l y c o n s i d e r th e s t r u c t u r e i n a q u a l i t a t i v e m a n n e r ,s i n ce p a r t i c l e sh a p e a n d s iz e g i v e a t t a p u l g i t e i t s u n u s u a l p r o p e r t i e s .

I n a t t a p u l g i t e l o n g d o u b l e c h a i n s o f s i l i c a t e t r a h e d r a r u n p a r a l l e l t o t h ef ib e r a x is . T h e y a r e jo i n e d b y m a g n e s i u m a n d a l u m i n u m i n o c t a h e d r a lc o o r d i n a t i o n t o p r o d u c e s t r i p s s i m i l a r i n s t r u c t u r e t o t h e t h r e e - l a y e r m i n e r a l s .T h e s e t h r e e - l a y e r s t r ip s a r e jo i n e d a t t h e c o rn e rs b y S i - - O - - S i b o n d s i n t o as t r u c t u r e r e s e m b l i n g a c h e c k e r b o a r d i n c r o s s - se c t io n , w i t h f re e c h a n n e ls o f

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A T T A P UL G I T E P R O P E R TI E S A N D U S E S 85a b o u t 3 . 7 b y 6 . 0 ~ i n c r o s s -s e c ti o n r u n n i n g t h e l e n g t h o f t h e n e e d l e s. P r e i s i n g e r1 9 6 3 ) h a s s h o w n h o w t h e s e c h a n n e l s c a n c o l l a p s e w h e n a t t a p u l g i t e i sd e h y d r a t e d , f o r t h e o p e n - c h a n n e l s t r u c t u r e i s s ta b i li z ed b y t h e w a t e r o fc o m p o s i t i o n w h i c h c o m p l e t e s t h e e d g e s o f t h e o c t a h e d r a l s t ri p s . C o l la p s e o ft h e c h a n n e ls o n d e h y d r a t i o n is t h e p r o b a b l e c a u s e o f t h e a b r u p t d e c re a s e i ns u r f a c e a r e a f r o m a b o u t 1 9 0 t o 1 2 5 m 2 / g o b s e r v e d b y B a r r e r a n d M a c k e n z i e1 95 4), s i n c e n i t r o g e n m o l e c u l e s a r e i n c a p a b l e o f e n t e r i n g t h e c o l l a p s e dc ha nne l s .F r o m t h e s t r u c t u r e o f a t t a p u l g i te , i t is f a i rl y o b v i o u s t h a t t w o o f t h eu n u s u a l c h a r a c t e r i s ti c s o f a t t a p u l g i t e s h o u l d e x i s t. F i r s t , s in c e t h e s t r u c t u r ei s t h r e e - d i m e n s i o n a l , n o m o n t m o r i l l o n i t e - t y p e s w e l l i n g c a n o c c u r . S e c o n d , i tis a p p a r e n t t h a t c l e av a g e w il l b e e a si e st a lo n g t h e S i - - O - - S i b o n d s h o l d i n gt o g e t h e r t h e t h r e e - la y e r s t r i p s - - h e n c e t h e n e e dl e- li ke r a t h e r t h a n p l a t e - li k ep a r t i c l e s h a p e .

P R O P E R T I E SStructure of a Need le

T h e i m p o r t a n t i n d u s t r ia l l y a p p l i e d p r o p e r t i e s o f a t t a p u l g i t e a r e a d i r e c tr e s u l t o f t h e s t r u c t u r e j u s t d i s c u ss e d . T h e a t t a p u l g i t e n e e d l e is t y p i c a l l ya b o u t 1 / z i n le n g t h a n d a p p r o x i m a t e l y 0 . 0 1 /z a c r o ss . A m o d e l o f t h e n e e d l ea t a s c a le - u p o f o n e m i l li o n t i m e s w o u l d l o o k v e r y m u c h l ik e a m e t e r s t i c k i ns iz e a n d s h a p e . T h e c h a n n e l s r u n n i n g t h e l e n g t h o f t h e m o d e l w o u l d , o n t h i ss c a l e , b e o n l y a b o u t 0 . 5 m m i n c r o s s - s e c t i o n . O n l y i n r a r e i n s t a n c e s a r e t h et i n y c h a n n e ls o f i m p o r t a n c e i n d e t e r m i n i n g t h e p r o p e r t ie s o f a t ta p u l g i t e .T h e e x t e r n a l s u r fa c e o f t h e n e e d le s a n d t h e a r r a n g e m e n t o f t h e n e e d le s ing r os s p a r t ic l e s a r e o f p r i m a r y i m p o r t a n c e .I t i s c o n v e n i e n t to d i v i d e t h e a p p l i c a t io n s o f a t t a p u l g i t e i n t o t w o b r o a dc a t e g o r i e s, c o l l o id a l a n d n o n - c o l l o i d a l . C o l lo i d a l p r o p e r t i e s r e s u l t w h e n t h ep a r t i c l e s a r e d i s p e r s e d i n a l i q u i d m e d i u m t o t h e e x t e n t t h a t t h e i n d i v i d u a ln e e d le s a r e c a p a b l e o f m o r e o r l es s i n d e p e n d e n t m o t i o n r e l a t iv e t o o n e a n o t h e r .I n t h e n o n - c o l lo i d a l c as e , t h e n e e d l e s a r e a t t a c h e d t o e a c h o t h e r t o g i v e r i g idp a r t ic l e s , e a c h o f w h i c h i s m a d e u p o f m a n y d i s c r e te n e e d le s .

Structure of a Parti cleS i n ce a t t a p u l g i t e i s a l w a y s s u p p l i e d t o u s e r s i n t h e f o r m o f p o w d e r o rg r a n u l e s , r e g a rd l e s s o f w h e t h e r t h e a p p l i c a t i o n i s t o b e c o l lo i d al o r n o t , t h es t r u c t u r e a n d p r o p e r t i e s o f t h e a g g r e g a t e s s h o u l d b e c o n s i d e re d f i rs t.T h e a g g r e g a t e s m a y b e c o n s id e r ed t o h a v e a h a y s t a c k o r b r u s h - h e a ps t r u c t u r e , i n w h i c h t h e n e e d l es a r e p a c k e d l o o s e l y i n a m o r e o r le ss r a n d o mf a s h i o n . U s i n g t h e m e t e r s t i c k m o d e l a g a i n , i f m e t e r s t i c k s a r e t h r o w n i n t o ap i l e a b o u t 1 0 f t h ig h , w e t h e n h a v e a r o u g h m o d e l o f a t y p i c a l 3 / z p a r t i c l e o ff l u id - e n e r g y m i l l e d a t t a p u l g i t e , t h e f in e s t g r i n d a v a i l a b l e c o m m e r c i a l l y . I t i se v i d e n t t h a t , e v e n i n t h e m o s t f i n e l y - g r o u n d c o n d i ti o n , a p a r t i c l e c o n s i st s o fa n a g g r e g a t e o f v e r y m a n y i n d i v id u a l i n t e r m e s h e d c r y st al li te s .

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86 TENTH NATIONAL CONFERENCE ON CLAYS AND CLAY MINERALS

N o n - c o l l o i d a l C h a r a c t e r i s t i c sT h e p a c k i n g o f t h e n e e d l e s in t h i s h i g h l y p o r o u s f a s h i o n r e s u l t s in t h ep r o p e r t i e s c h a r a c t e r i s t ic o f t h e n o n - c o l l o id a l g r a d e s o f a t t a p u l g i t e . A l t h o u g ht h e t r u e d e n s i t y o f t h e c r y s t a l i s a b o u t 2 . 5 , t h e p a r t i c l e d e n s i t y i s cl os e t o 1 .0 ,a n d t h e p o r e v o l u m e w i ll a p p r o x i m a t e 0 .6 m l / g M c C a r te r, K r i e g e r a n dH e i n e m a n n , 1 95 0). T h e a v e r a g e p o r e d i a m e t e r i s o f t h e s a m e o rd e r o fm a g n i t u d e a s th e n e e d le d i a m e t e r , a b o u t 2 0 0 4 . T h e s u r fa c e a r e a o f t h ep a r t ic l e s , w h i c h is i n r e a l i t y t h e e x t e r n a l s u r f a c e a r e a o f t h e c o m p o n e n tn e e d le s , is a b o u t 1 25 m 2 /g . S e v e r a l a p p l i c a t i o n s o f a t t a p u l g i t e d e p e n d o n th i si n t e r n a l s t r u c t u r e o f t h e a g g r e g a t e a n d i ts s t ab i l it y . I t i s r e m a r k a b l e t h a tt h e r e i s l i t t l e c h a n g e in t h e s e p r o p e r t i e s o v e r a n e n o r m o u s r a n g e o f t e m p e r a -t u r e u p t o a b o u t 1 3 0 0 ~ a l t h o u g h t h e r e a r e m a r k e d c h a n g e s i n t h e c ry s t a ls t r u c t u r e a s b o u n d w a t e r a n d h y d r o x y l s a r e r e m o v e d M c C a r te r, K r i c g e r a n dH e i n e m a n n , 1 9 5 0 ) .

C o l l o i d a l C h a r a c t e r i s t i c sT h e c o ll oi da l n a t u r e o f a t t a p u l g i t e d o e s n o t u s u a l l y b e c o m e a p p a r e n t u n t i lt h e p a r t i c l e s a r e s e p a r a t e d i n t o i n d i v i d u a l n e e d l e s . T h i s s e p a r a t i o n b e c o m e sp r o g r e s s iv e l y m o r e d i f fi cu lt a s t h e h e a t t r e a t m e n t o f t h e r a w c l a y i s m a d em o r e v ig o r o u s, a n d w h e n m o s t o f t h e b o u n d w a t e r h a s b e e n r e m o v e d , t h ep o s s i b i l i t y o f o b t a i n i n g a c o l l o i d a l d i s p e r s i o n is a l m o s t n i l. P r o c e s s i n g t h ec o ll o id a l g r a d e s o f a t t a p u l g i t e t h e r e f o r e i n c lu d e s a d r y i n g s t e p m i l d e n o u g ht o i n s u r e t h a t l i t t l e o r n o b o u n d w a t e r i s l o s t .I n c o n t r a s t t o t h e s w e l l i n g b e n t o n i t e s , w h i c h p a r t i a l l y d i s p e r s e t h e m s e l v e ss p o n t a n e o u s l y i n w a t e r o w i n g t o t h e s w el li ng c a u s e d b y p e n e t r a t i o n o f w a t e rb e t w e e n t h e u n i t l a y e rs , th e t h r e e - d i m e n s i o n a l s t r u c t u r e o f a t t a p u l g i t ep r o h i b i t s a n y s u c h i n t e r n a l s w e ll in g a c t io n . T h e a t t r a c t i v e f o r ce s b e t w e e n t h en e e d l e s i n a p a r t i c l e a r e a p p r e c i a b l e , a n d m e c h a n i c a l a c t i o n i s n e c e s s a r y t ot e a r a p a r t th e s e n e e dl es G a b r y s h et a l . 1 96 1). I n t h e l a b o r a t o r y , a h i g h - s p e e dm i x e r l ik e t h e W a r i n g B l e n d o r o r O s t e r iz e r , o r a m i l k - s h a k e m i x e r , is h i g h l ye f f e c t i v e . I n c o m m e r c i a l a p p l i c a t i o n s c o l l o i d m i l l s , h o m o g e n i z e r s , a n d o t h e rh i g h - s h e a r m i x e r s a r e c o m m o n l y u se d .E f f e c t i v e d is p e r s io n r e s u l t s w h e n i n d i v i d u a l n e e d le s , o r a t l e a s t s m a l lb u n d l e s , a r e c a p a b l e o f m o v i n g r e l a t i v e t o o n e a n o t h e r u n d e r s h e a r . S u c h ad i s p e r s io n i n w a t e r a t s a y 3 p e r c e n t s o li d s i s h i g h l y t h i x o t r o p i c , h a v i n g h i g ha p p a r e n t v i s c o s i t y a t lo w s h ea r b u t b e c o m i n g n e a r l y w a t e r - t h i n u n d e r h i g hs h e ar . R e c o v e r y o f h i g h v i s c o s i t y u p o n r e m o v a l o f h ig h s h e a r is a l m o s ti n s t a n t a n e o u s i n p u r e w a t e r , a n d a t r e s t a d e f i n i t e y i e l d p o i n t i s o b s e r v e d .T h e s e p h e n o m e n a a r e i n d i c a ti v e o f a h i g h d e g r e e o f i n t e r a c t io n b e t w e e nn e e d le s , s o t h a t a t h r e e - d i m e n s i o n a l n e t w o r k i s b u i l t u p w i t h i n t h e f l ui d.H o w e v e r , t h e i n t e r a c t i o n i s n o t s o s t r o n g t h a t i t r e s i s t s h i g h s h e a r . A d d i t i o no f a d e f lo c c u l a t in g a g e n t t o t h e s u s p e n s i o n r e s u l t s i n a d e c re a s e i n a p p a r e n tv i s c o s i ty . A c o n s i d e r a b le r a n g e o f f lo w b e h a v i o r m a y r e s u lt , d e p e n d i n g o ns o li d s c o n t e n t a n d q u a n t i t y o f d e f l o c c u l a n t. I t i s p o s s i b l e t o p r e p a r e a n o n -

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ATTABULGITE PRO]?ERTIES AI~D USES 287p o u r a b l e g e l w h i c h b e c o m e s a lm o s t w a t e r - t h i n o n s h a k in g b u t w h i c h s e tsu p a g a i n t o a g e l i n a f e w m i n u t e s .A c h a r a c t e r is t ic o f a t t a p u l g i t c t h a t m a k e s i t s u it a b le f o r m a n y a p p l i c a ti o n sw h e r e c l a y s s u c h a s b e n t o n i t e a r e u n s u i t a b l e i s i ts d i s p e r s i b il i ty i n t h ep r e s e n c e o f h i g h e l e c t r o l y t e c o n c e n t r a t i o n s g i v i n g d i s p e r s i o n s l i t tl e d i f f e r e n tf r o m t h o s e i n p u r e w a t e r . S i n ce e le c t r o l y t e s p r e v e n t t h e s w e ll in g o f b e n t o n i t es a t i s f a c t o r y d i s p e rs i o n s c a n n o t b e m a d e u n d e r t h e s e c o n d i ti o n s .A t t a p u l g i t e i s a ls o d i s p er s ib l e in m a n y o r g a n i c li q u id s e s p e c i a ll y i f as u r f a c e a c t iv e a g e n t is a d d e d t o r e d u c e t h e o l e o p h o b i c n a t u r e o f t h e s u r f a c e .S u c h d is p e rs io n s r e se m b l e t h o s e m a d e i n w a t e r r a n g i n g f r o m t h i n t h i x o t r o p i cl i qu i d s t o s t i f f ge l s .

A P P L I C A T I O N SA n u m b e r o f r e p r e s e n t a t i v e a p p l i c a t i o n s o f a t t a p u l g i t e a r e l i s t e d i n T a b l e l ,

c l a s s i f i e d a s t o t h e p r i m a r y f u n c t i o n o f t h e a t t a p u l g i t e . I t i s n o t p o s s i b l e i n as h o r t a r t i c l e t o g i v e d e t a i l s o f a l l t h e m a n y u s e s o f a t t a p u l g i t e , s o o n l y af e w t y p i c a l a p p l i c a t i o n s c a n b e d i s c u s s e d h e r e . A m o r e e x t e n s i v e s u r v e y i sg i v e n b y G r i m 1 9 6 2 ) a n d s o m e a p p l i c a t i o n s a r e d e s c r i b e d i n d e t a i l i nt e c h n i c a l b u l l e t i n s p u b l i s h e d b y t h e p r o c e s s o r s o f a t t a p u l g i t e .

Colloidal Ap plication sOil well dr i l l in gf lu ids . Th e d r il li n g m u d c i r c u l a t e d t h r o u g h a w e ll s e r v e st h e p r i m a r y f u n c t io n o f r e m o v i n g b i t c u t t in g s f r o m t h e h ole . I n a d d i t i o n i tl u b r i c a t e s t h e b i t p r e v e n t s h o l e s lo u g h i n g a n d f o r m s a n i m p e r v i o u s fi lt erc a k e o n t h e w a l l s o f t h e h o le t h u s p r e v e n t i n g l o ss o f t h e f l u id t o p o r o u sf o r m a t i o n s . O f u t m o s t i m p o r t a n c e a m o n g t h e c h a r a c t e r is t ic s o f a c l a y fo r ad r il li n g m u d i s t h e a b i l i t y o f t h e c l a y to b u i l d u p a s u i t a b l e v i s c o s i t y a t ar e l a t i v e l y l o w s o li d s l e v e l a n d t o m a i n t a i n t h e d e s i re d v i s c o s i t y t h r o u g h o u tt h e d r i l li n g o f t h e w e l l.B e n t o n i t e h a s b e e n w i d e l y u s e d fo r th i s p u r p o s e b u t i t c a n b e u s ed o n l yw i t h t h e h e lp o f e x p e n s i v e c h e m i c al t r e a t m e n t s i n a r e as w h e r e c o n t a m i n a n t ss u c h a s s a lt c a l c i u m su f f a te o r m a g n e s i u m s u l f a t e a r e e n c o u n t e r e d . S i n c et h e s e c o n t a m i n a n t s p r e v e n t t h e sw e l li n g o f b e n t o n i t e b e n t o n i t e is q u i t ei n e f fe c t iv e in y i e ld i n g o r m a i n t a i n i n g v i s c o s i t y in t h e i r p r e s e n c e .A t t a p u l g i t e o n t h e o t h e r h a n d d o e s n o t d e p e n d o n s w e ll in g i n o r d e r t oy i e l d v i s c o s i t y a n d i s q u i t e s t a b l e i n t h e p r e s e n c e o f t h e s e c o n t a m i n a n t s ; i ta l s o s h o w s e x c e l l e n t s t a b i l i t y u n d e r t h e h i g h t e m p e r a t u r e c o n d i t i o n se n c o u n t e r e d i n d e e p d r i l l i n g i n c e r t a i n a r e a s .A dhes i ve s . I n t h e p r o d u c t i o n o f c o r ru g a t e d b o a r d t h e s t a r c h a d h e s iv e se m p l o y e d lo se v i s c o s i t y u n d e r s h e a r m a k i n g i t d i ff ic u lt t o a p p l y a c o n s t a n ta m o u n t o f a d h e s i v e d u r i n g a p r o d u c t i o n r u n . A s m e n t i o n e d e a rl ie r a t t a p u l -g i t e d e v e l o p s v i s c o s i t y u n d e r s h e a r s o t h e i n c o r p o r a t i o n o f a t t a p u l g i t e h a sb e e n a n e f f ec t iv e m e t h o d o f c o u n t e r a c t i n g t h e l o s s o f v i s c o s i t y o f t h e s t a r c h .Liqu id suspension fer t i l i zers . Liqu id f e r t i l i z e r s a r e f u r n i s h i n g a n i n c r e a s -i ng p r o p o r t i o n o f t h e p l a n t f o o d c o n s u m e d i n th e U n i t e d S t a te s . W i t h i n t h e

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8 8 T E N T H N A T I O NA L C O N F E R E N C E O N CL YS A N D C L A Y M IN E R A L S

T BLE 1.--SOME USES OF A 2TAI ULGITE*C O L L O I D A L

Ac tion s: Visco si ty bui lding gell ing thickenin g protective colloid susp end ing agentadsorbent bon ding agent.t. Oil-base and water-base foundry sand binders2. Adhesive viscosity control3. Oil well drilling muds4. Latex paint thickener and gelling agent5. Pharmaceutical thickener and adsorbent6. Liquid suspension fertilizers7. Polishes--suspending agent for abrasives8. Wax emulsion stabilizer9. e t a l drawing lubricants--suspending g e n t10. Laundry washing powders11. Bonding agen~ for granula tion of powders

I~ OIW O L L O I D A LAc tion s : Ads orp t ion absorption catalyst m ild abrasive pa rt in g agent.

1. Petroleum refining, decolorizing, neutralizing, brightening, desulfurization, deodor-izing2. Anti-caking agent for ammonium nitrate, etc.3. Carrier for granular and powdered agricultural chemicals (insecticides, herbicides,etc.)4. Flat ting agent in paints5. Pharmaceutical intestinal abs orbe nt6. Floor absorbents7. Animal bedding (cats, laboratory animals)8. Polish ingredient for mild abrasive action9. Flowability addit ive to dry fire extinguisher powders10. Catalyst in NCR paper11. Catalyst carrier12. Olefin polymerization catalyst13. Chromatographic adsorbent14. Drying of oils

* Technical bulletins and additional information on many of these applications areavailable from Minerals and Chemicals Philipp Corp., Menlo Park, N.J.last two years, l iquid suspension fertilizers have begu n to come into pro-minence because of several limitations on the true liquid fertilizers, whichrequire complete solution of the components in order to be useful. Therequi reme nt of complete solubility is an obvious lim ita tio n on the a mou nt ofplan t food available and further l imits the producer to rather h igh-puri tycomponent s contai ning no insoluble constituents. Seconda ry plan t foods andtrace elements m~y also cause solubili ty problems.The suspension fertilizers circ umven t these li mita tions of the liquids by thesimple expedient of using typically 1 or 2 percent at tapu lgit e to stabilize thesuspension and prevent settling of insoluble components. Attapulgite is theobvious choice for this a ppli cat ion because of its hig hly stable colloidalproper-ties in high concentra tions of salts.

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A T T A I ~ U L G I T E : I R O I E I ~ T I E S A N D U S E S 289Emu ls ion pa in t s . A l though t h e r e a r e m a n y o t h e r c o ll o id a l a p p l i c a t io n s , a si n d i c a t e d i n T a b l e 1, o n l y o n e o t h e r a p p l i c a t i o n is m e n t i o n e d h e r e t o il l u s t r a t ea d d i t i o n a l c h a r a c t e r is t i c s o f c o ll o id a l a t t a p u l g i t e . A t t a p u l g i t e h a s b e e n u s e dt o r e p l a c e o r g a n i c t h i c k e n e r s i n e m u l s i o n p a i n t s , r e s u l ti n g i n a m u c h m o r ew a t e r - i n s e n s i ti v e fi lm , h a v i n g i m p r o v e d c o lo r r e t e n t i o n o n w a s h i n g b e c a u s e o ft h e i n s o l u b i l i t y o f t h e a t t a p u l g i t e t h i c k e n e r .O t h e r a d v a n t a g e s o f a t t a p u l g i t e a r e i t s s u s p e n d i n g c h a r a c t e r is t i c s f o rp i g m e n t s , a n d i ts t h i x o t r o p i c p r o p e r ti e s w h i c h r ed u c e s a g a n d p r o v i d e e a s yb r u s h i n g . A t t a p u l g i t e a l s o a c t s a s a n e m u l s i o n s t a b i l i z e r , s e r v i n g a s a p r o -t e c t i v e c o l lo i d .

Non Colloidal ApplicationsPercolation adsorptive pro cesse s. Th e m e c h a n i c a l an d t h e r m a l s t a b i l i ty a n dh i g h s u r f a c e a r e a r e s u l t in g f r o m t h e b r u s h - h e a p s t r u c t u r e o f g r a n u l a r a t t a p u l -g i t e le a d t o i t s w i d e u s e a s a p e r c o l a t i o n a d s o r b e n t . T h e r e l a t i v e l y la r g e p o r e sa d a p t i t t o t h e r e m o v a l o f h i g h m o l e c u l a r w e i g h t c o m p o u n d s , f o r e x a m p l e ,t h e s u l f o n a t c s , r e s i n s , a n d a s p h a l t i n e s i n p e t r o l e u m o i l s .I n t h e d e c o l o r i z a ti o n a n d n e u t r a l i z in g o f a p e t r o l e u m o il , g r a n u l a r c l a y3 0 /6 0 m e s h , fo r e x a m p l e ) is f ir st h e a t - a c t i v a t e d a t 5 0 0 - 8 0 0 ~ a n d c h a r g e d t ot h e f il te r s h el l. T h e o i l i s p e r c o l a t e d t h r o u g h t h e b e d o f c la y u n t i l t h e a d s o r p -t i v e c a p a c i t y i s r e d u c e d t o t h e p o i n t w h e r e t h e e ffflu en t o i l r e a c h e s a p r e -d e t e r m i n e d q u a l i t y l e v el . A f t e r d ra i n i n g t h e b e d , w a s h i n g w i t h n a p h t h a , a n ds t e a m i n g , t h e c l a y i s s e n t t o a r e g e n e r a t i n g k il n . T h e a d s o r b e d o r g a n i c m a t t e ri s b u r n t o f f a t 1 0 0 0 - 1 1 0 0 ~ a n d t h e c l a y i s r e -u s e d . M o s t r e fi n e rs u s e a t t a p u l -g i t e f o r 1 0 - 2 0 c y c l e s b e f o r e d i s c a r d i n g i t .Floor absorbents. The h i g h p o r o s i t y o f a t t a p u l g i t e l c a d s t o i t s w i d e u s e i ng r a n u l a r f o r m f o r th e r e m o v a l o f o il , g r e as e , a n d w a t e r f r o m g a r a g e a n df a c t o r y f l o o r s . T h e p o r e s i n a t t a p u l g i t e a r e l a r g e e n o u g h t o p e r m i t r a p i ds a t u r a t i o n a n d , a t t h e s a m e t i m e , a r e s m a l l e n o u g h t o h o l d t h e l i q u i d t e n a -c i o u sl y b y c a p i l l a ry a c t i o n . T h e l a c k o f i n f l a m m a b i l i t y is a n o b v i o u s r e a s o nf o r s el e ct i n g a t t a p u l g i t e i n t h i s a p p l i c a t i o n .Carrier fo r agricultural che m icals. T h e a b s o r b e n t p r o p e r t i e s w h i c h m a k ea t t a p u l g i t e u s e f u l a s a f lo o r a b s o r b e n t a ls o f i n d e x t e n s i v e u s e i n c o n v e r t i n gp e s t ic i d e s a n d h e r b i c i d e s t o f r e e -f lo w i n g g r a n u l e s o r d u s t s . M a n y o f t h e s ec h e m i c a l s a r e l i q u i d s o r s t i c k y p a s t e s w h i c h w o u l d b e d i f f i c u l t o r i m p o s s i b l et o u s e a s p ro d u c e d . I m p r e g n a t e d a n d a b s o r b e d w i t h i n p a r t ic l es o f a t ta p u l g i t e ,t h e c h e m i c a ls m a y b e r e a d i l y a p p l i e d i n t h e f ie ld .Pharmaceut ica l s . Lack o f t o x i c i t y a n d h i g h a d s o r p t i v e p o w e r h a v e r e s u l te di n t h e i n c o r p o r a t i o n o f a t t a p u l g i t e i n p h a r m a c e u t i c a l p r e p a r a t i o n s , i n c l u d i n gi n t e s t in a l a d s o r b e n t p r e p a r a t i o n s . K a o l i n h a d p r e v i o u s l y b e e n u s e d a l m o s te x c l u s i v e ly i n s u c h p r e p a r a t i o n s . I t h a s b e e n s h o w n B a r r , 19 57 ) t h a t a t t a p u l -g i t e i s f a r s u p e r i o r t o k a o l i n i n t h e a d s o r p t i o n o f al k a lo i d s, d i p h t h e r i a t o x i n ,a n d b a c t e r i a. T h e s u p e r i o r c h a r a c t e ri s t ic s w e r e m a i n t a i n e d f o ll o w i n g g a s t r icj u i ce w a s h in g . A l s o o f i n t e r e s t i n t h e p h a r m a c e u t i c a l f ie ld i s t h e c a p a c i t y t on e u t r a l i z e c o n s i d e ra b l e a m o u n t s o f s t r o n g a c id .Catalys ts . The c a t a l y t ic p r o p e r ti e s o f a t t a p u l g i t e h a v e n o t b e e n e x p l o i t e d19

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29 0 TE ~TI~ NATIONAL COI~FERE~NCE ON CLA YS AND CLAY MII~ERALSt o th e e x t e n t t h a t o t h e r p r o p e r t i e s h a v e , a n d a d v a n c e s m a y b e e x p e c t e d i nt h i s f ie ld . A r e c e n t d e v e l o p m e n t h a s b e e n t h e u s e o f a s p e c i a l ly - p r o c e s s e da t t a p u l g i t e a s a c o a t i n g o n th e p a p e r u s e d in N C R ( n o c a r b o n r e q u i r e d )m u l t i c o p y b u s i n e s s fo r m s . I n t h i s c as e , t h e a t t a p u l g i t e a c t s a s a c a t a l y s t toc o n v e r t t h e d y e i n t e r m e d i a t e s t o t h e c o lo r ed d y e s w h e n t h e e n c a p s u l a t e di n t e r m e d i a t e s a r e r e l e a s e d b y p r e s s u r e ( G r e en a n d S a n d b e r g , 1 95 1) .

S U M M A R Y A N D C O N C L U S I O NT h e c o l lo i d a l , a d s o r p t i v e , a b s o r p t i v e , a n d c a t a l y t i c p r o p e r t i e s o f a t t a p u l -

g i t e h a v e m a d e i t w i d e l y u s e d b y m a n y i n d u s t r i e s . T h e r e h a s b e e n a s t e a d yd e v e l o p m e n t i n k n o w l e d g e o f t h e f u n d a m e n t a l p r o p e r t i e s o f a t t a p u l g i t e a n d ac o r r e s p o n d i n g l y s t e a d y g r o w t h i n i t s i n d u s t r i a l a p p l i c a t i o n s . A t t h e s a m et i m e , t h e p r o d u c e r s o f a t t a p u l g i t e h a v e b e e n d e v i s in g b e t t e r p r o c e s s i n gm e t h o d s , a n d i m p r o v e m e n t s i n q u a l i t y h a v e b e e n e x p e r i e n c e d w i t h r e s p e c tt o e a c h o f t h e p r o p e r t i e s d e s c r i b e d . I f t h e p a s t i s a n y i n d i c a t i o n , c u r r e n tr e s e a rc h w i l l r e s u l t i n fu r t h e r i m p r o v e m e n t s i n p r o p e r t i e s , a n d t h e n u m b e r o fi n d u s t r i e s e m p l o y i n g t h i s u n u s u a l c l a y m i n e r a l w i l l c o n t i n u e t o i n c r e as e .

R E F E R E N C E SB a r r , M a r t i n ( 19 57 ) A d s o r p t i o n s t u d i e s o n c l a y s : J . A m e r . P h c ~ r m . A s s o c . v . 46 , pp . 486 -

497.B a r t e r , R . M . a n d M a c k en z ie , N . (1 95 4) S o r p t i o n b y a t t a p u l g i t e : J . P h y s . C h e m . v. 58,pp . 560-568 .G a b r y s h , A . F . , R e e , T : , E y r i n g , H . , M e K e e , N . a n d C u t l er , I . (1 96 1) F l o w p r o p e r t i e s o fa t t a p u l g i t e s u s p e n si o n in w a t e r : T r a n s . S o c . R h e o l . v . 5 , pp . 67-84 .Gre e n , B . K . a n d S a n d b e rg , R . W . (1 95 1) P re s s u re s e n s i t iv e r e c o rd m a te r i a l : U .S . P a te n t2,550,471.Grim, R. E . (1953) C l a y M i n e r a l o g y : M c G r a w - H i l l, N e w Y o r k , 3 84 p p .G rim , 1%. E . (1962) A p p l i e d C l a y M i n e r a l o g y : M c Gra w-H i l l , Ne w Yo rk , 4 22 p p .M c C a r t e r , W . S . W . , K r i e g e r , K . A . a n d H e i n e m a n n , H . ( 1 9 5 0 ) T h e r m a l a c t i v a t i o n o fa t t a p u l g u s c l a y : 1 r id . E n g . C h e m . 42, v . pp. 529-533.P re i s in g e r , A . (1 96 3) S e p io l i t e a n d re l a t e d c o m p o u n d s : i t s s t a b i l i t y a n d a p p l i c a t io n : inC l a y s a n d C l a y M i n e r a l s t h i s v o l u m e .