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品在包裝堆碼、物流轉運及田間施用環節的品質表現。強度不足的尿素顆粒在搬運中易破碎粉化，產生大量細屑和粉塵，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、流動性好等優勢，近年來在散裝儲運和摻混肥生產中得到廣泛應用。

尿素顆粒為硬質球形脆性物料，受壓超過臨界值即發生脆性斷裂，適合采用脆性顆粒—球形檢測模式。本方案依據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范化操作流程，對篩分等級、樣品預處理及數據采集等環節做出明確規定。方法簡潔可靠，適用于農用顆粒尿素、緩釋包膜尿素及工業尿素等產品的強度檢測，可滿足肥企產線中控、成品放行及第三方質檢等多場景需求。

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》的規定進行取樣。從批量產品中隨機采集具 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：
根據產品標準規定的粒度范圍，使用對應規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，清空歷史測試數據。

樣品放置：用鑷子夾取 1 顆尿素顆粒平穩放置于樣品托盤中心區域，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。

數據采集：儀器持續實時采集壓力數值，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，單次測試數據自動存入系統。

清理托盤：單次測試完成后，用毛刷清掃托盤內尿素碎屑，再進行下一粒測試。

平行測試：每組連續有效測試 15 粒，中途若顆粒打滑、未破碎觸發超壓保護，點擊“停止”舍棄本次數據，重新檢測。

4 結果與討論

4.1 結果統計
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 組數據算術平均值，單位 N；
變異系數 Cv：反映尿素顆粒強度均勻性，用于評價造粒工藝穩定性。

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果。

4.2 測試結果

圖 3：樣品測試過程與數據圖

4.3 精密度
變異系數越小，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果。

5 方案特點與優勢

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，參數預設后一鍵啟動，數據自動統計并支持結果打印。

智能防護：內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整帶來的強度差異，為生產調優與品質分級提供精細數據支撐。

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、工業結晶尿素等各類尿素顆粒產品。

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：單粒檢測耗時短，數據重復性良好，可滿足批量化快速檢測需求。

5.3 關鍵質控要點

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

篩分規范：須依據產品標準規定的粒度范圍進行篩分，確保所測顆粒粒徑符合規格要求。

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

規范操作與維護：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，保障長期檢測數據準確可靠。

6 結論

本方案依據 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球形脆性顆粒的物理特征，通過篩分定級、統一測試模式及多粒平行測定，有效保證了數據的穩定性和可比性。

整套方案操作門檻低、智能程度高、檢測結果客觀，能夠準確反映尿素顆粒在包裝堆碼、物流轉運及田間施用過程中的抗破碎能力，適用于肥料生產企業的產線中控、成品放行、農業部門質量監管及科研機構的肥料研發等多元場景，具有良好的實用推廣價值。