CN107531584A

CN107531584A - 作为土壤改良剂的煤系矿物质

Info

Publication number: CN107531584A
Application number: CN201680023521.6A
Authority: CN
Inventors: 詹姆士·S·斯文森; 西蒙·K·霍德森
Original assignee: Earth Tech America Ltd
Current assignee: Earth Tech America Ltd
Priority date: 2015-04-23
Filing date: 2016-04-20
Publication date: 2018-01-02
Also published as: WO2016172240A1; RU2017140634A; AU2016251664B2; CA2983315A1; RU2017140634A3; HK1243699A1; ZA201707230B; RU2718002C2; US9896388B2; AU2016251664A1; CA2983315C; US20160311728A1; DE112016001864T5

Abstract

煤系矿物质颗粒是有效的土壤改良剂。添加至土壤的煤系矿物质颗粒增加土壤的粉土和粘土级分并改善土壤质地。细的煤系矿物质颗粒还增加用于植物生长的矿物和必要养分有效性。改善的土壤质地还增加土壤的持水能力和阳离子交换容量(CEC)。矿物质颗粒典型地具有小于50μm的尺寸和10μm以下的平均尺寸。在一些非限制性实施方案中，与土壤混合的矿物质颗粒以5wt.％至30wt.％的量存在于混合物中。煤系矿物质颗粒包含健康的植物生长所需的多种必要养分，所述必要养分选自B、Ca、Cl、Cu、Fe、Mg、Mn、Mo、N、P、K、S和Zn。

Description

作为土壤改良剂的煤系矿物质

发明领域

本公开涉及煤系(coal-derived)矿物质用作土壤改良剂的用途。更具体地，将平均尺寸小于10μm的由煤回收的细矿物质与土壤混合以提供土壤质地和矿物养分益处。

背景和描述

土壤

土壤包含砂、粉土和粘土形式的分解的岩石和矿物的小颗粒。土壤由许多层(所谓的岩层)组成。顶部岩层通常称作表土。表土是矿物质、腐烂的植物和动物有机物质、以及微生物和大生物体如细菌、真菌、线虫和蠕虫的混合物。文献估计自然界花费500至1000年产生一英寸的表土。另一方面，通过农业、矿业和砍伐森林的实践，表土正在流失并且在全世界迅速地减少。美国农业部(U.S.Department of Agriculture，USDA)估计仅美国流失几乎每年每亩三吨表土(″Summary Report，2007Natural Resources Inventory″，NaturalResources Conservation Services，美国农业部，2009年12月，97页)。小颗粒比较大的颗粒更容易因侵蚀而流失。

土壤质地

USDA将粒度分类为三个主要分组：砂、粉土和粘土(其他国家具有其他体系，然而它们是相当的)。粘土粒度定义为小于2μm。在2μm和50μm之间的颗粒被分类为粉土。50μm至2mm的颗粒被认为是砂。要注意的是粘土、粉土和砂尺寸分类不表示颗粒的化学性质，而仅是尺寸分类。理想的颗粒平衡的土壤质地被分类为壤土。壤土一般由约40％砂、40％粉土和20％粘土颗粒组成。非常少的农田具有理想的壤土的土壤质地。在许多情况下，粉土和粘土已经由于侵蚀而流失。本领域中存在提供用于改善土壤质地或砂、粉土和粘土的平衡的方法的需求。

矿物和养分含量

养分对于健康的植物生长是必要的。大部分植物养分来源于细的粉土和粘土土壤颗粒。然而许多土壤已经流失细尺寸的粉土和粘土以及它们相关的养分。本领域中存在提供一种用于改善农业土壤养分特性以促进健康的植物生长和最终良好的人体营养的方法的需求。

发明概述

所公开的发明提供一种改善土壤质地和养分浓度分布的方法。所述方法包括获得一定量的煤系矿物质颗粒和将所述矿物质颗粒与土壤混合。煤系矿物质颗粒在添加至土壤时增加土壤的粉土和粘土级分(fraction)，改变土壤质地。细的矿物质还增加用于植物生长的矿物和必要养分有效性。改善的土壤质地还可以增加土壤的持水能力和阳离子交换容量(cation-exchange capacity，CEC)。煤系矿物质颗粒是有效的土壤改良剂。

在一些所公开的实施方案中，煤系矿物质颗粒具有小于50μm的尺寸。在其他所公开的实施方案中，煤系矿物质颗粒具有小于30μm的尺寸。在一些非限制性实施方案中，煤系矿物质颗粒具有10μm以下的平均尺寸。在一些非限制性实施方案中，与土壤混合的矿物质颗粒以5wt.％至30wt.％的量存在于混合物中。在其他实施方案中，与土壤混合的矿物质颗粒以10wt.％至20wt.％的量存在于混合物中。

煤系矿物质颗粒包含健康的植物生长所需的多种必要养分，所述必要养分选自B、Ca、Cl、Cu、Fe、Mg、Mn、Mo、N、P、K、S和Zn。

几幅附图的简述

为了使得将容易理解获得本发明的上述和其他特征和优点的方式，以上简述的本发明的更具体的描述将参照在附图中举例说明的其具体实施方案来提供。应理解这些附图仅描绘本发明的典型实施方案，因此不被认为是限制其范围，将通过使用附图以另外的具体说明和细节来描述和解释本发明，其中：

图1是表示土壤中的粘土、粉土和砂的相对含量的土壤分类三元图。

图2是比较包含离散煤颗粒以及以干基计约5重量％的离散矿物质颗粒的漂浮泡沫与在浮选分离工艺中从所述泡沫中分离的包含煤系矿物质的细颗粒以及以干基计约10重量％至15重量％的离散的氧化煤颗粒的尾矿或底流的典型粒度分布的图表。

图3是通过浮选分离从细煤物质中分离并在尾矿或底流中回收的来自煤系矿物质的细颗粒的不同煤矸石位置的二十六个样品的粒度分布的图表。

图4是比较在不同土壤中生长的菠菜植株的平均根和地上部质量(克)的图表。

发明详述

通过参照附图和以下本发明的实施方案的更详细的描述将最佳地理解本发明的本实施方案。它们不打算限制所要求的本发明的范围，而仅是本发明的实施方案的代表。

煤中的矿物质

如本文所使用的，术语煤系矿物质包括煤中固有的矿物质。其来源于与形成煤的植物、经由风或水侵蚀而沉积到泥炭沼泽中的沉积物、流到泥炭沼泽中的包含溶解和悬浮的矿物的水溶液、流到形成后的煤的矿层中的包含溶解和悬浮的矿物的地下水、扩散到形成后的煤中的气体、和/或沉积在泥炭沼泽中的来自火山活动的产物相关的机制或来源。(Coal，Oil Shale，Natural Bitumen，Heavy Oil and Peat(煤、油页岩、天然沥青、重油和泥炭)，Gao Jinsheng，Ed.，第1卷，Mineral Matter in Coal，2009，第172页)。煤中的矿物质可以是共生的，意指在植物残体累积期间同时形成的；早期成岩的，意指在被更多泥炭或其他沉积物埋藏后短时间形成的；晚成岩的，意指在与加深的埋藏深度和晚期煤化相关的过程期间形成的；或后生的，意指在煤达到其当前品级后形成的。(同上，169页)。

植物包含许多种无机物质，包括原生和次生矿物。这可以是共生和可能早期成岩的矿物形式。同上，169页。由水和风带入的矿物包括粘土矿物、石英、磷灰石、锆石、金红石、长石、云母等。这可以是早期成岩、晚成岩和后生的矿物形式。同上，169页。较大的矿物质聚集体常规地通过标准选煤工艺从煤中分离。煤中存在的非常细的矿物颗粒非常难或者甚至不可能通过常用的大规模选煤工艺移除。通常发现煤中的非常细的矿物质嵌入在煤的煤素质中。这些嵌入在煤素质中的非常细的矿物颗粒是通过泡沫浮选工艺从细煤颗粒中分离的矿物质(形成灰分的颗粒)的主要来源，如在同时待审的名称为“FLOTATION SEPARATION OFFINE COAL PARTICLES FROM ASH-FORMING PARTICLES”的美国专利申请第14/495,657号中所描述的。这些细矿物颗粒在煤形成期间作为煤素质中的细颗粒被限制在煤中。因此它们主要是共生的或者可能是早期成岩的(参见同上，169页)。

已知煤系矿物质提供金属或非金属痕量元素如Ge、Ga、Va、Au、Ag、Be、Cu、La、Zn等的来源。煤灰通常用于制造砖和各种建筑材料，并且其可以部分地替代混凝土中的水泥。同上，176页。使用从煤中回收的细矿物质作为土壤改良剂目前是未知的。

给出以下非限制性实例以举例说明与所公开的煤浮选分离工艺和相关设备有关的几个实施方案。应理解，这些实例对于可以根据当前所公开的发明实施的许多类型的实施方案来说既不全面也不详尽。

实施例1

图1是表示土壤中的粘土、粉土和砂的相对含量的土壤分类三元图。通常认为壤土是表示大约等量的砂和粉土尺寸以及较少量的粘土的理想土壤。以下表1示出按照定义失去大量的粉土和粘土颗粒的砂壤土土壤的质地。将煤系矿物质样品C028以10重量％、20重量％和30重量％的煤系矿物质的负载量掺入砂壤土土壤以改变土壤质地。另外，因为煤系矿物质样品C028与砂壤土土壤相比具有较高的阳离子交换容量(CEC)，所以掺合物的CEC与砂壤土土壤相比增加。阳离子交换容量衡量土壤保持或储存可交换阳离子如钾(K⁺)、钙(Ca⁺⁺)、镁(Mg⁺⁺)和铵(NH₄ ⁺)的能力。观察到的CEC增加的范围取决于所添加的矿物质的量为3.7至5.6meq+/100g。观察到的CEC增加为至少4meq⁺/100g干土壤。

图1直观地示出了砂壤土土壤、煤系矿物质样品C028和三种掺合物位于土壤质地三角形上。如可以看到的，砂壤土土壤的质地变为砂纸粘壤土然后变回更加接近于理想壤土质地的砂壤土(样品f)。

表1.以砂壤土土壤开始并且然后掺入不同比例的煤系矿物质(样品C028)的土壤样品的质地。

实施例2

作为土壤质地改良剂的从细煤中分离的细矿物质

图2是将包含离散煤颗粒和以干基计约5重量％的离散矿物质颗粒的漂浮煤泡沫与在浮选分离工艺中从煤泡沫分离的包含煤系矿物质的细颗粒以及以干基计约10重量％至15重量％的离散的氧化煤颗粒的尾矿或底流的典型粒度分布进行比较的图表。即使煤泡沫颗粒的主粒度峰根据在浮选分离工艺中使用的煤原料的来源而改变(在30至250μm之间的范围)，泡沫颗粒(煤颗粒)总是大于底流颗粒(煤系矿物质颗粒)。随着离散煤颗粒的量在尾矿或底流样品中增加，在50至100μm附近的小峰也增大。换言之，观察到尾矿中在约50至100μm处的小峰随着煤含量增加而增大。另外，尾矿或底流中集中在约6至8μm处并且在约30μm处终止的主峰是煤系矿物质颗粒。

图3是通过来自二十六个不同矸石位置的细煤矸石的浮选分离获得的二十六个煤系细矿物质样品的粒度分布的图表。图3还显示通过将煤颗粒与矿物质颗粒浮选分离获得的煤系矿物质的粒度。煤系矿物质在浮选室的尾矿或底流中回收。换句话说，煤颗粒作为煤泡沫浮出浮选室，并且煤系细矿物质在浮选室中保持在后面并在排干浮选室时被回收。表2示出这些相同煤系矿物质样品的平均和中值粒度。在表3中，所有样品都显示出非常相似的粒度分布，大部分颗粒具有小于100μm的尺寸。不考虑与先前讨论的尾矿中的煤颗粒相关的在约50至100μm处的峰，对于所有样品，尾矿粒度分布都显示出在6至9μm之间的主峰。峰在约30μm处终止或到达基线，表明尾矿中的矿物质颗粒一般小于30μm。表2显示，对于所有26个样品，平均粒度小于10μm并且中值粒度小于约6.5μm。

表2.通过浮选分离从煤物质中分离的煤系矿物质的平均和中值粒度。

细矿物质通过泡沫浮选工艺从细煤中分离。细矿物质总是小于细煤(参见图2)。图3示出从来自不同矸石堆存的二十六个煤矸石样品的细煤物质中分离的细矿物质的粒度。如由图2和图3中的粒度数据可以看到，当考虑土壤质地的粒度分类时，从细煤颗粒中分离的细矿物质跨过粘土粒度范围的上端和粉土粒度范围的下端。从细煤颗粒中分离的细矿物质可以用作土壤改良剂，从而将细颗粒引入到细颗粒(例如，粘土和粉土粒度分类)贫乏的土壤中以改善、提高和/或改变土壤质地。

实施例3

在矿物质颗粒中的养分

对于健康植物在土壤中生长而言，元素必须在土壤中存在并且是可利用的。如果土壤中不存在养分，则其不能被包含在植物中。肥料工业基于建立用于高产植物生长的养分水平。

十六种养分对于植物生长是必要的。它们是碳、氢、氧、氮、磷、钾、硫、钙、镁、铁、硼、锰、铜、锌、钼和氯。除了由二氧化碳和水供应的碳、氢和氧，养分必须溶解在表土的土壤溶液中以变得可进入植物根部，特别是其中主要发生矿物吸收的根毛。表土作为由其取得必要植物养分的种类的储存器。土壤中的这些养分中的一些或全部的浓度在本文中称作养分浓度分布。

普遍的观点是养分必须作为离子存在于土壤中存在的水中的溶液中以使得植物能够吸收养分。不受理论限制，据认为养分通过其变成作为离子存在并且可用于植物的机理是经由来自固体矿物质颗粒的养分的酸性浸提。土壤中的微生物产生有机酸，所述有机酸与土壤颗粒相互作用并且将离子浸提到溶液中以使它们成为可被植物生物利用。土壤中的细颗粒具有最高的表面积，使它们成为用于经由酸性浸提将养分提供给土壤的最有活性的颗粒。因此，土壤中的细颗粒是土壤中可用于植物的天然存在的养分的主要来源。

作为土壤的养分改良剂的从煤颗粒中分离的细矿物质颗粒

表征从煤颗粒中分离的细矿物质颗粒并且其显示为包含健康土壤所需的许多主要养分。作为实例，表3示出通过元素分析确定的对于健康的植物生长重要的上述养分在煤系细矿物质颗粒样品中的量。元素分析进行如下：首先将土壤溶解于酸中然后使用校准的诱导耦合等离子体原子发射光谱(inductive coupled plasma atomic emissionspectroscopy，ICP-AES)定量目标元素在所溶解的土壤样品内的量。元素分析示出在煤系细矿物质内发现的每种元素养分的总量。煤系细矿物质可以用作土壤改良剂以将必要元素养分引入到土壤中。表4示出在元素分析中表征的另外的元素。

表3.煤系细矿物质样品的总元素分析，其中认为所列举的元素是植物生长所需的必要养分。

ND＝不可检测

表4.对于表3中所示的不同煤系矿物细物质样品测量的另外的元素。

ND＝不可检测

实施例4

养分必须作为离子在土壤中的水中的溶液中，例如生物可利用，以通过根系统被植物消耗。土壤样品的生物可利用养分通过将土壤样品浸泡在水中，使水达到平衡状态，然后测量作为离子存在的目标养分和其他参数如盐度、阳离子交换容量和pH来测试。该测试通常称作土壤分析测试。表5和6示出本文中报道的8个不同煤系矿物质样品的土壤分析测试结果。

表5.煤系细矿物质样品的生物可利用的元素分析，其中所列出的元素被认为是植物生长所需的必要养分。

表6.不同煤系矿物质样品的土壤分析测试结果中的盐度、阳离子交换容量和pH。

实施例5

表3中报道的总元素分析定量在煤系细矿物质样品中发现的目标元素的总量。在表5中示出可用于植物的立即摄取的生物可利用养分的结果。表7定量了生物可利用的给定元素例如目标生物可利用元素占目标总元素的百分比。由于生物可利用水平远低于100％，并且如之后将讨论的，约70wt.％的煤系细矿物质是次生矿物，很可能大部分元素养分随着时间进程和次生元素的化学浸提可以变成生物可利用的。

表7.煤系细矿物质样品的元素生物利用率百分比。

C028

C080

C082

C093

C128

C241

C278

C309

硼

9.4％

2.7％

5.7％

13.5％

6.6％

10.8％

8.2％

13.8％

钙

11.3％

44.0％

33.4％

13.3％

20.0％

44.5％

26.7％

33.3％

铜

3.3％

4.2％

6.4％

4.0％

2.0％

2.3％

3.8％

4.1％

铁

0.08％

0.36％

0.08％

0.20％

0.04％

0.09％

0.07％

0.17％

镁

3.7％

10.8％

3.4％

1.8％

1.4％

3.7％

6.2％

25.7％

锰

0.8％

3.9％

5.0％

2.2％

0.6％

2.1％

1.8％

7.4％

氮

0.08％

0.02％

0.03％

0.05％

0.12％

0.03％

0.05％

0.04％

磷

46.0％

11.7％

2.7％

17.0％

4.1％

44.5％

34.4％

3.1％

钾

2.4％

3.5％

4.0％

3.0％

2.0％

4.3％

2.8％

22.1％

硫

5.8％

3.4％

10.1％

3.9％

6.1％

2.0％

11.9％

1.3％

锌

1.5％

2.9％

0.9％

0.8％

0.4％

0.6％

0.8％

2.2％

实施例6

煤系细矿物质的重金属含量

当将砷、镉、铬、钴、铜、铅、汞、钼、镍、硒、钒和锌以生物固体肥料和污泥形式添加至农田时，环境保护局特别地监测它们。表8示出使用ICP-AES定量在上述八个不同煤系细矿物质样品中的上述重金属含量的元素分析结果。最后一列显示所列出的所有重金属都低于添加至农田的生物固体的EPA 503上限。

表8.在煤系细矿物质样品中发现的重金属水平。

ND＝不可检测

实施例7

煤系细矿物质的矿物学

发现矿物在土壤中分两个一般类：原生矿物和次生矿物。原生矿物化学上非常类似于仅经历物理风化例如侵蚀而获得土壤颗粒的母岩。次生矿物是在原生矿物经由化学风化例如沉淀或重结晶而随时间改变时产生的。砂和较大的粉土颗粒通常是原生矿物。较小的粉土颗粒和粘土颗粒通常是次生矿物。次生矿物更容易将离子或养分释放到土壤中用于植物在它们生长时使用。来自八个不同煤系矿物质样品的大块样品和粘土尺寸(例如＜2μm)级分样品的矿物学使用X射线衍射(XRD)和X射线荧光(XRF)数据表征。表9示出大块样品的矿物学，并且表10示出粘土尺寸级分样品的矿物学。石英和长石是原生矿物。表9和10中的其余矿物是次生矿物。如先前在围绕图3的讨论中所述的，煤系矿物质的粒度包含较小的粉土颗粒和粘土颗粒。由于存在粉土颗粒，所以预期也存在原生矿物。在表9中，约25wt.％至30wt.％的大块样品由原生矿物(石英和长石)组成。而在表10中，低于5wt.％的粘土尺寸级分样品是原生矿物(石英和长石)。如预期的，较细尺寸的颗粒都是次生矿物。另外，查看大块样品的矿物学的另一方式是它们都是约70wt.％以上的次生矿物(例如粘土)。细次生矿物与较大的原生矿物相比具有较大的表面积，这帮助造成土壤中较大的持水能力。次生矿物通常具有帮助例如通过增加土壤的阳离子交换容量使离子保持在土壤中的表面电荷。

表9.使用大块样品的X射线衍射(X-ray diffraction，XRD)和X射线荧光(X-rayfluorescence，XRF)数据确定的八个煤系矿物质样品的矿物学。

表10.使用样品的粘土尺寸级分(例如＜2μm)的X射线衍射(XRD)和X射线荧光(X-ray fluorescence，XRF)数据确定的八个煤系矿物质样品的矿物学。

*由云母组分和蒙皂石组分组成的相。

表11.在表9和10中确定的矿物名称的化学式。

矿物名称	化学式
		云母/伊利石	(K，Na，Ca)(Al，MgFe)₂(Si，Al)₄O₁₀(OH，F)₂
高岭石	Al₂Si₂O₅(OH)₄
		绿泥石	(Mg，Fe，Al)₆(Si，Al)₄O₁₀(OH)
蒙皂石	(Ca，Na)_x(Al，Mg，Fe)₄(Si，Al)₈O₂₀(OH，F)₄·nH₂O
		石英	SiO₂
K-长石	KAlSi₃O₈
		斜长石	(Na，Ca)Al(Si，Al)₃O8
斜发沸石	(Na，K，Ca)₆(Si，Al)₃₆O₇₂·20H₂O
		方解石	CaCO₃
黄钾铁矾	(K，Na，H₃O)Fe₃(SO₄)₂(OH)₆
		磁铁矿	(Fe，Mg，Zn，Cu，Ni)(Fe，Al，Cr)₂O₄
黄铁矿	FeS₂
		“无定形”	？
“未识别”	？

实施例8

使用煤系矿物质作为土壤改良剂的温室生长研究。

温室生长研究通过使菠菜植株在砂壤土土壤、煤系矿物质C028样品、砂壤土与10重量％和20重量％煤系矿物质C028样品的掺合物、和砂壤土土壤与10重量％和20重量％的azomite的掺合物中生长来完成。azomite是市售的土壤改良剂。水和光对于所有植株是相同的。不使用肥料去增加植物生长。图4中所示的来自温室生长研究的结果表明与原始砂壤土土壤相比使用煤系矿物质使植物生长提高到约3倍。此外，菠菜植株在使用煤系矿物质作为土壤改良剂时比在使用市售的土壤改良剂作为土壤改良剂时生长得好。推测在煤系矿物质与砂壤土掺合时改善的土壤质地和存在的可利用养分是增加植物生长的原因。

本领域中的重大进步是提供从煤分离的细矿物质的有利用途，否则其变成作为填充沟壑、溪流和山洞的矸石或者作为煤在发电厂燃烧后的飞灰的废产物。本领域中的另一进步是提供用于改善土壤质地和养分特性的方法，因为农业土壤中的矿物含量已经减少。改善土壤中的养分浓度分布对于生产用于良好的人体和动物营养的具有较高养分含量的农作物是理想的。

细矿物质在添加至土壤时增加土壤的粉土和粘土级分，改变表土质地，增加矿物利用率，并且增加持水能力和阳离子交换容量(CEC)。

Claims

1.一种改变土壤质地和/或改善养分浓度分布的方法，所述方法包括：

获得一定量的从煤中分离的矿物质颗粒；和

将所述矿物质颗粒与土壤混合。

2.根据权利要求1所述的改善土壤的方法，其中所述矿物质颗粒具有小于50μm的尺寸。

3.根据权利要求1所述的改善土壤的方法，其中所述矿物质颗粒具有小于30μm的尺寸。

4.根据权利要求1所述的改善土壤的方法，其中所述矿物质颗粒具有10μm以下的平均尺寸。

5.根据权利要求1所述的改善土壤的方法，其中与所述土壤混合的所述矿物质颗粒以5wt.％至30wt.％的量存在于混合物中。

6.根据权利要求1所述的改善土壤的方法，其中与所述土壤混合的所述矿物质颗粒以10wt.％至20wt.％的量存在于混合物中。

7.一种用于改变土壤质地和改善养分浓度分布的土壤改良剂，所述土壤改良剂包含一定量的从煤中分离的矿物质颗粒。

8.根据权利要求7所述的土壤改良剂，其中所述矿物质颗粒包含健康的植物生长所需的必要养分。

9.根据权利要求8所述的土壤改良剂，其中所述矿物质颗粒包含选自B、Ca、Cl、Cu、Fe、Mg、Mn、Mo、N、P、K、S和Zn中的健康的植物生长所需的多种必要养分。

10.根据权利要求7所述的土壤改良剂，其中所述矿物质颗粒具有小于50μm的尺寸。

11.根据权利要求7所述的土壤改良剂，其中所述矿物质颗粒具有小于30μm的尺寸。

12.根据权利要求7所述的土壤改良剂，其中所述矿物质颗粒具有小于10μm的平均尺寸。

13.根据权利要求7所述的土壤改良剂，其中所述矿物质颗粒包含低于30重量％的基本上被氧化的煤颗粒。

14.具有改变的土壤质地和/或改善的养分浓度分布的改良土壤，所述改良土壤包含与土壤混合的一定量的从煤中分离的矿物质颗粒。

15.根据权利要求14所述的改良土壤，其中所述矿物质颗粒包含健康的植物生长所需的多种必要养分，所述必要养分选自B、Ca、Cl、Cu、Fe、Mg、Mn、Mo、N、P、K、S和Zn。

16.根据权利要求14所述的改良土壤，其中所述矿物质颗粒具有小于50μm的尺寸。

17.根据权利要求14所述的改良土壤，其中所述矿物质颗粒具有小于30μm的尺寸。

18.根据权利要求14所述的改良土壤，其中所述矿物质颗粒具有小于10μm的平均尺寸。

19.根据权利要求14所述的改良土壤，其中所述矿物质颗粒包含低于30重量％的基本上被氧化的煤颗粒。

20.一种改善土壤阳离子交换容量(CEC)的方法，所述方法包括：

获得一定量的从煤中分离的矿物质颗粒；和

将所述矿物质颗粒与土壤混合，其中得到的土壤具有至少4meq⁺/100g干土壤的CEC改善。