1 前言

顆粒強度是評價肥料顆粒物理性質的重要指標之一。尿素作為我國最重要的氮肥品種，其顆粒強度直接影響儲存、運輸和施用性能。大顆粒尿素相對小顆粒尿素粉塵含量低、抗壓強度較高、流動性好，可散裝運輸，不易破碎和結塊，適合于機械化施肥。若尿素顆粒抗壓強度不足，在包裝、運輸及施用過程中容易破碎，產生大量粉塵和細小顆粒，造成養分損失，影響施肥均勻性，降低肥料利用率。

《GB/T 44750-2024 顆粒 抗壓強度的測量》、《GB/T 2440-2017 尿素》明確對尿素顆粒抗壓碎性能提出管控要求。尿素為硬質球形脆性顆粒，受壓達到臨界壓力后直接破碎，適配儀器脆性顆粒-球形顆粒檢測模式。

本方案基于HM-KD顆粒強度測定儀構建標準化檢測體系，依據GB/T 44750-2024通用顆粒強度檢測標準，結合尿素的顆粒特性，詳細規定了樣品選取、測定步驟及結果計算方法，確保檢測結果準確可靠，滿足產品質量控制與合規性評價需求。本方法適用于農用顆粒尿素、工業尿素顆粒、緩釋包膜尿素顆粒強度檢測，滿足化肥企業生產線中控、成品出廠檢驗、第三方質檢實驗室合規檢測需求。

2 儀器與試劑

2.1 儀器

HM-KD顆粒強度測定儀（全型號通用）；鼓風干燥箱；標準分樣篩（3.0 mm、4.75 mm）；鑷子等。

圖1：HM-KD顆粒強度測定儀外觀圖

2.2 耗材與輔助用品

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

儀器自動存儲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：反應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 HM-KD顆粒強度測定儀優勢

全型號適用：KD1-KD3均可執行本方案，操作方法一致。

操作簡便：觸摸交互界面，參數一鍵設定，自動計算并支持打印。

自動化程度高：設有自動超壓保護裝置，防止超大硬度顆粒損傷傳感器。

高分辨率：0.01N高分辨率，精準區分不同造粒工藝尿素強度微小差異，便于工藝優化。

5.2 方案適用性

樣品類型：普通顆粒尿素、包膜緩釋尿素、工業結晶尿素等。

檢測范圍：顆粒直徑0.2 ~ 25 mm、0.5 ~ 25 mm。

高效穩定：單個樣品檢測時間短，重復性好，滿足批量檢測需求。

5.3 質量控制要點

環境要求：工作環境溫度10 ~ 30℃，相對濕度≤ 70%的條件下使用。

樣品代表性：確保選取的顆粒具有代表性，能真實反映該批次樣品的整體質量狀況。

篩分規范：根據產品標準規定的粒度范圍進行篩分，確保測試顆粒的粒徑符合要求。

操作規范：測試過程中應保持儀器清潔干燥，檢測完成后使用毛刷清理碎屑。

定期校準：定期使用砝碼校準力值，保證數據準確度。

6 結論

本方案依據《GB/T 44750-2024 顆粒 抗壓強度的測量》國家標準，結合HM-KD系列顆粒強度測定儀，提供了標準化的尿素顆粒抗壓強度測定方法。該方法操作簡便、自動化程度高、結果準確可靠，可有效評價尿素顆粒在運輸、儲存和施用過程中的抗破碎能力，適用于肥料生產企業質量控制、農業部門質量監管以及科研機構肥料研發等應用場景。

7 參考文獻

[1] GB/T 44750-2024 顆粒 抗壓強度的測量[S].

[2] GB/T 2440-2017 尿素[S].

[3] GB/T 41948 顆粒表征 樣品準備[S].

[4] HG/T 2782-2011 化肥催化劑顆粒抗壓碎力的測定[S].

山東恒美電子科技有限公司 應用研究部