1 前言

尿素作為我國用量最大的固體氮肥，其顆粒強度直接關系到產(chǎn)品在包裝堆碼、物流轉(zhuǎn)運及田間施用環(huán)節(jié)的品質(zhì)表現(xiàn)。強度不足的尿素顆粒在搬運中易破碎粉化，產(chǎn)生大量細屑和粉塵，不僅造成氮素損失，還會影響機械化施肥的均勻性和肥料利用效率。大顆粒尿素因強度較高、粉塵少、流動性好等優(yōu)勢，近年來在散裝儲運和摻混肥生產(chǎn)中得到廣泛應用。

尿素顆粒為硬質(zhì)球形脆性物料，受壓超過臨界值即發(fā)生脆性斷裂，適合采用脆性顆粒—球形檢測模式。本方案依據(jù)GB/T 44750-2024《顆粒 抗壓強度的測量》及GB/T 2440-2017《尿素》等標準，利用顆粒強度測定儀建立規(guī)范化操作流程，對篩分等級、樣品預處理及數(shù)據(jù)采集等環(huán)節(jié)做出明確規(guī)定。方法簡潔可靠，適用于農(nóng)用顆粒尿素、緩釋包膜尿素及工業(yè)尿素等產(chǎn)品的強度檢測，可滿足肥企產(chǎn)線中控、成品放行及第三方質(zhì)檢等多場景需求。

2 儀器與試劑
2.1 儀器
顆粒強度測定儀；鼓風干燥箱；標準分樣篩（3.0 mm、4.75 mm）；鑷子等。

圖 1：顆粒強度測定儀外觀圖

2.2 樣品與輔助用品
尿素顆粒；無水乙醇（分析純）；無塵軟毛刷。

3 實驗方法

3.1 樣品準備
取樣：按照 GB/T 41948《顆粒表征 樣品準備》的規(guī)定進行取樣。從批量產(chǎn)品中隨機采集具 有代表性的尿素樣品，取樣量應足夠完成全部測試。

篩分等級：
根據(jù)產(chǎn)品標準規(guī)定的粒度范圍，使用對應規(guī)格的標準篩對樣品進行篩分。常見的尿素粒度分 級如下：
小顆粒尿素：粒徑 d < 2.00 mm ；
中顆粒尿素：2.00 mm ≤ d <4.75 mm ；
大顆粒尿素：d ≥ 4.75 mm ；

篩分后選取目標粒度區(qū)間的完整顆粒備用。

樣品挑選：用鑷子從篩分后的樣品中隨機選取 30 粒完整、表面光滑無裂紋的尿素顆粒。注：同一類型的樣品應選擇 20 ~ 60 個顆粒進行測量。建議每批次檢測選取 30 粒，以兼顧檢測 效率與統(tǒng)計代表性。

樣品預處理：將樣品置于鼓風干燥箱中干燥 2 h，然后置于干燥器中冷卻至室溫，備用。

圖 2：樣品篩分與烘干

3.2 樣品測試步驟

開機自檢：開啟儀器電源，選擇顆粒類型（尿素屬于脆性顆粒），儀器自動完成整機自檢。壓桿自動升降歸零，自檢完成后，界面顯示“待檢測"。

模式選擇：選擇球形顆粒檢測界面，清空歷史測試數(shù)據(jù)。

樣品放置：用鑷子夾取 1 顆尿素顆粒平穩(wěn)放置于樣品托盤中心區(qū)域，保證顆粒居中無傾斜。

啟動測試：點擊“開始"進行測試。壓桿勻速向下運動，接觸樣品后實時顯示當前壓力值。

數(shù)據(jù)采集：儀器持續(xù)實時采集壓力數(shù)值，尿素顆粒受壓破碎瞬間蜂鳴報警，設備自動記錄破 碎峰值壓力，壓桿自動回升至初始位置，單次測試數(shù)據(jù)自動存入系統(tǒng)。

清理托盤：單次測試完成后，用毛刷清掃托盤內(nèi)尿素碎屑，再進行下一粒測試。

平行測試：每組連續(xù)有效測試 15 粒，中途若顆粒打滑、未破碎觸發(fā)超壓保護，點擊“停止"舍棄本次數(shù)據(jù)，重新檢測。

4 結(jié)果與討論

4.1 結(jié)果統(tǒng)計
顆粒強度測定儀自動存儲 15 組單粒顆粒破碎壓力值，自動計算：
單粒顆粒強度：破碎瞬間最大壓力，單位 N；
批次平均顆粒強度：15 組數(shù)據(jù)算術(shù)平均值，單位 N；
變異系數(shù) Cv：反映尿素顆粒強度均勻性，用于評價造粒工藝穩(wěn)定性。

無需額外換算公式，直接以儀器輸出平均壓力作為最終檢測結(jié)果。

4.2 測試結(jié)果

圖 3：樣品測試過程與數(shù)據(jù)圖

4.3 精密度
變異系數(shù)越小，說明顆粒均勻性越好。顆粒的形狀和大小會影響顆粒的顆粒強度結(jié)果。

5 方案特點與優(yōu)勢

5.1 顆粒強度測定儀性能亮點

操控便捷：配備觸摸式人機界面，參數(shù)預設后一鍵啟動，數(shù)據(jù)自動統(tǒng)計并支持結(jié)果打印。

智能防護：內(nèi)置超壓停機保護功能，有效防止高硬度顆粒對傳感器造成損壞。

高分辨檢測：力值分辨力達0.01 N，能夠清晰識別不同造粒工藝或配方調(diào)整帶來的強度差異，為生產(chǎn)調(diào)優(yōu)與品質(zhì)分級提供精細數(shù)據(jù)支撐。

5.2 適用對象與檢測能力

樣品類型：涵蓋普通顆粒尿素、包膜緩釋尿素、工業(yè)結(jié)晶尿素等各類尿素顆粒產(chǎn)品。

尺寸兼容：適配粒徑0.2~25 mm（或0.5~25 mm，視儀器型號而定）的顆粒。

效率表現(xiàn)：單粒檢測耗時短，數(shù)據(jù)重復性良好，可滿足批量化快速檢測需求。

5.3 關鍵質(zhì)控要點

環(huán)境管控：建議在溫度10~30℃、相對濕度≤70%的實驗環(huán)境下操作，尿素易吸潮，環(huán)境濕度控制尤為關鍵。

篩分規(guī)范：須依據(jù)產(chǎn)品標準規(guī)定的粒度范圍進行篩分，確保所測顆粒粒徑符合規(guī)格要求。

取樣代表性：嚴格遵循隨機取樣原則，保證檢測結(jié)果能夠真實反映批次產(chǎn)品的整體質(zhì)量水平。

規(guī)范操作與維護：測試前后及時清理托盤碎屑，保持儀器潔凈干燥；定期使用標準砝碼對力值進行校驗，保障長期檢測數(shù)據(jù)準確可靠。

6 結(jié)論

本方案依據(jù) GB/T 44750-2024《顆粒 抗壓強度的測量》及 GB/T 2440-2017《尿素》等標準要求，利用顆粒強度測定儀建立了一套規(guī)范化的尿素顆粒抗壓強度檢測流程。該方法充分貼合尿素硬質(zhì)球形脆性顆粒的物理特征，通過篩分定級、統(tǒng)一測試模式及多粒平行測定，有效保證了數(shù)據(jù)的穩(wěn)定性和可比性。

整套方案操作門檻低、智能程度高、檢測結(jié)果客觀，能夠準確反映尿素顆粒在包裝堆碼、物流轉(zhuǎn)運及田間施用過程中的抗破碎能力，適用于肥料生產(chǎn)企業(yè)的產(chǎn)線中控、成品放行、農(nóng)業(yè)部門質(zhì)量監(jiān)管及科研機構(gòu)的肥料研發(fā)等多元場景，具有良好的實用推廣價值。