1 前言

尿素作為我國(guó)用量最大的固體氮肥，其顆粒強(qiáng)度直接關(guān)系到產(chǎn)品在包裝堆碼、物流轉(zhuǎn)運(yùn)及田間施用環(huán)節(jié)的品質(zhì)表現(xiàn)。強(qiáng)度不足的尿素顆粒在搬運(yùn)中易破碎粉化，產(chǎn)生大量細(xì)屑和粉塵，不僅造成氮素?fù)p失，還會(huì)影響機(jī)械化施肥的均勻性和肥料利用效率。大顆粒尿素因強(qiáng)度較高、粉塵少、流動(dòng)性好等優(yōu)勢(shì)，近年來(lái)在散裝儲(chǔ)運(yùn)和摻混肥生產(chǎn)中得到廣泛應(yīng)用。

尿素顆粒為硬質(zhì)球形脆性物料，受壓超過(guò)臨界值即發(fā)生脆性斷裂，適合采用脆性顆粒—球形檢測(cè)模式。本方案依據(jù)GB/T 44750-2024《顆粒 抗壓強(qiáng)度的測(cè)量》及GB/T 2440-2017《尿素》等標(biāo)準(zhǔn)，利用顆粒強(qiáng)度測(cè)定儀建立規(guī)范化操作流程，對(duì)篩分等級(jí)、樣品預(yù)處理及數(shù)據(jù)采集等環(huán)節(jié)做出明確規(guī)定。方法簡(jiǎn)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(qiáng)度檢測(cè)，可滿(mǎn)足肥企產(chǎn)線(xiàn)中控、成品放行及第三方質(zhì)檢等多場(chǎng)景需求。

2 儀器與試劑
2.1 儀器
顆粒強(qiáng)度測(cè)定儀；鼓風(fēng)干燥箱；標(biāo)準(zhǔn)分樣篩（3.0 mm、4.75 mm）；鑷子等。

圖 1：顆粒強(qiáng)度測(cè)定儀外觀(guān)圖

2.2 樣品與輔助用品
尿素顆粒；無(wú)水乙醇（分析純）；無(wú)塵軟毛刷。

3 實(shí)驗(yàn)方法

3.1 樣品準(zhǔn)備
取樣：按照 GB/T 41948《顆粒表征 樣品準(zhǔn)備》的規(guī)定進(jìn)行取樣。從批量產(chǎn)品中隨機(jī)采集具 有代表性的尿素樣品，取樣量應(yīng)足夠完成全部測(cè)試。

篩分等級(jí)：
根據(jù)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的粒度范圍，使用對(duì)應(yīng)規(guī)格的標(biāo)準(zhǔn)篩對(duì)樣品進(jìn)行篩分。常見(jiàn)的尿素粒度分 級(jí)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(biāo)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(jī)選取 30 粒完整、表面光滑無(wú)裂紋的尿素顆粒。注：同一類(lèi)型的樣品應(yīng)選擇 20 ~ 60 個(gè)顆粒進(jìn)行測(cè)量。建議每批次檢測(cè)選取 30 粒，以兼顧檢測(cè) 效率與統(tǒng)計(jì)代表性。

樣品預(yù)處理：將樣品置于鼓風(fēng)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(cè)試步驟

開(kāi)機(jī)自檢：開(kāi)啟儀器電源，選擇顆粒類(lèi)型（尿素屬于脆性顆粒），儀器自動(dòng)完成整機(jī)自檢。壓桿自動(dòng)升降歸零，自檢完成后，界面顯示“待檢測(cè)"。

模式選擇：選擇球形顆粒檢測(cè)界面，清空歷史測(cè)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(pán)中心區(qū)域，保證顆粒居中無(wú)傾斜。

啟動(dòng)測(cè)試：點(diǎn)擊“開(kāi)始"進(jìn)行測(cè)試。壓桿勻速向下運(yùn)動(dòng)，接觸樣品后實(shí)時(shí)顯示當(dāng)前壓力值。

數(shù)據(jù)采集：儀器持續(xù)實(shí)時(shí)采集壓力數(shù)值，尿素顆粒受壓破碎瞬間蜂鳴報(bào)警，設(shè)備自動(dòng)記錄破 碎峰值壓力，壓桿自動(dòng)回升至初始位置，單次測(cè)試數(shù)據(jù)自動(dòng)存入系統(tǒng)。

清理托盤(pán)：?jiǎn)未螠y(cè)試完成后，用毛刷清掃托盤(pán)內(nèi)尿素碎屑，再進(jìn)行下一粒測(cè)試。

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

4 結(jié)果與討論

4.1 結(jié)果統(tǒng)計(jì)
顆粒強(qiáng)度測(cè)定儀自動(dòng)存儲(chǔ) 15 組單粒顆粒破碎壓力值，自動(dòng)計(jì)算：
單粒顆粒強(qiáng)度：破碎瞬間最大壓力，單位 N；
批次平均顆粒強(qiáng)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(qiáng)度均勻性，用于評(píng)價(jià)造粒工藝穩(wěn)定性。

無(wú)需額外換算公式，直接以?xún)x器輸出平均壓力作為最終檢測(cè)結(jié)果。

4.2 測(cè)試結(jié)果

圖 3：樣品測(cè)試過(guò)程與數(shù)據(jù)圖

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

5 方案特點(diǎn)與優(yōu)勢(shì)

5.1 顆粒強(qiáng)度測(cè)定儀性能亮點(diǎn)

操控便捷：配備觸摸式人機(jī)界面，參數(shù)預(yù)設(shè)后一鍵啟動(dòng)，數(shù)據(jù)自動(dòng)統(tǒng)計(jì)并支持結(jié)果打印。

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

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

5.2 適用對(duì)象與檢測(cè)能力

樣品類(lèi)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(lèi)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(hào)而定）的顆粒。

效率表現(xiàn)：?jiǎn)瘟z測(cè)耗時(shí)短，數(shù)據(jù)重復(fù)性良好，可滿(mǎn)足批量化快速檢測(cè)需求。

5.3 關(guān)鍵質(zhì)控要點(diǎn)

環(huán)境管控：建議在溫度10~30℃、相對(duì)濕度≤70%的實(shí)驗(yàn)環(huán)境下操作，尿素易吸潮，環(huán)境濕度控制尤為關(guān)鍵。

篩分規(guī)范：須依據(jù)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的粒度范圍進(jìn)行篩分，確保所測(cè)顆粒粒徑符合規(guī)格要求。

取樣代表性：嚴(yán)格遵循隨機(jī)取樣原則，保證檢測(cè)結(jié)果能夠真實(shí)反映批次產(chǎn)品的整體質(zhì)量水平。

規(guī)范操作與維護(hù)：測(cè)試前后及時(shí)清理托盤(pán)碎屑，保持儀器潔凈干燥；定期使用標(biāo)準(zhǔn)砝碼對(duì)力值進(jìn)行校驗(yàn)，保障長(zhǎng)期檢測(cè)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確可靠。

6 結(jié)論

本方案依據(jù) GB/T 44750-2024《顆粒 抗壓強(qiáng)度的測(cè)量》及 GB/T 2440-2017《尿素》等標(biāo)準(zhǔn)要求，利用顆粒強(qiáng)度測(cè)定儀建立了一套規(guī)范化的尿素顆粒抗壓強(qiáng)度檢測(cè)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(guò)篩分定級(jí)、統(tǒng)一測(cè)試模式及多粒平行測(cè)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(mén)檻低、智能程度高、檢測(cè)結(jié)果客觀(guān)，能夠準(zhǔn)確反映尿素顆粒在包裝堆碼、物流轉(zhuǎn)運(yùn)及田間施用過(guò)程中的抗破碎能力，適用于肥料生產(chǎn)企業(yè)的產(chǎn)線(xiàn)中控、成品放行、農(nóng)業(yè)部門(mén)質(zhì)量監(jiān)管及科研機(jī)構(gòu)的肥料研發(fā)等多元場(chǎng)景，具有良好的實(shí)用推廣價(jià)值。