颗粒强度测定仪：尿素颗粒强度的测定操作规范与应用方案

1 前言

尿素作为我国用量最大的固体氮肥，其颗粒强度直接关系到产品在包装堆码、物流转运及田间施用环节的品质表现。强度不足的尿素颗粒在搬运中易破碎粉化，产生大量细屑和粉尘，不仅造成氮素损失，还会影响机械化施肥的均匀性和肥料利用效率。大颗粒尿素因强度较高、粉尘少、流动性好等优势，近年来在散装储运和掺混肥生产中得到广泛应用。

尿素颗粒为硬质球形脆性物料，受压超过临界值即发生脆性断裂，适合采用脆性颗粒—球形检测模式。本方案依据GB/T 44750-2024《颗粒 抗压强度的测量》及GB/T 2440-2017《尿素》等标准，利用颗粒强度测定仪建立规范化操作流程，对筛分等级、样品预处理及数据采集等环节做出明确规定。方法简洁可靠，适用于农用颗粒尿素、缓释包膜尿素及工业尿素等产品的强度检测，可满足肥企产线中控、成品放行及第三方质检等多场景需求。

2 仪器与试剂
2.1 仪器
颗粒强度测定仪；鼓风干燥箱；标准分样筛（3.0 mm、4.75 mm）；镊子等。

图 1：颗粒强度测定仪外观图

2.2 样品与辅助用品
尿素颗粒；无水乙醇（分析纯）；无尘软毛刷。

3 实验方法

3.1 样品准备
取样：按照 GB/T 41948《颗粒表征 样品准备》的规定进行取样。从批量产品中随机采集具 有代表性的尿素样品，取样量应足够完成全部测试。

筛分等级：
根据产品标准规定的粒度范围，使用对应规格的标准筛对样品进行筛分。常见的尿素粒度分 级如下：
小颗粒尿素：粒径 d < 2.00 mm ；
中颗粒尿素：2.00 mm ≤ d <4.75 mm ；
大颗粒尿素：d ≥ 4.75 mm ；

筛分后选取目标粒度区间的完整颗粒备用。

样品挑选：用镊子从筛分后的样品中随机选取 30 粒完整、表面光滑无裂纹的尿素颗粒。注：同一类型的样品应选择 20 ~ 60 个颗粒进行测量。建议每批次检测选取 30 粒，以兼顾检测 效率与统计代表性。

样品预处理：将样品置于鼓风干燥箱中干燥 2 h，然后置于干燥器中冷却至室温，备用。

图 2：样品筛分与烘干

3.2 样品测试步骤

开机自检：开启仪器电源，选择颗粒类型（尿素属于脆性颗粒），仪器自动完成整机自检。压杆自动升降归零，自检完成后，界面显示“待检测”。

模式选择：选择球形颗粒检测界面，清空历史测试数据。

样品放置：用镊子夹取 1 颗尿素颗粒平稳放置于样品托盘中心区域，保证颗粒居中无倾斜。

启动测试：点击“开始”进行测试。压杆匀速向下运动，接触样品后实时显示当前压力值。

数据采集：仪器持续实时采集压力数值，尿素颗粒受压破碎瞬间蜂鸣报警，设备自动记录破 碎峰值压力，压杆自动回升至初始位置，单次测试数据自动存入系统。

清理托盘：单次测试完成后，用毛刷清扫托盘内尿素碎屑，再进行下一粒测试。

平行测试：每组连续有效测试 15 粒，中途若颗粒打滑、未破碎触发超压保护，点击“停止”舍弃本次数据，重新检测。

4 结果与讨论

4.1 结果统计
颗粒强度测定仪自动存储 15 组单粒颗粒破碎压力值，自动计算：
单粒颗粒强度：破碎瞬间最大压力，单位 N；
批次平均颗粒强度：15 组数据算术平均值，单位 N；
变异系数 Cv：反映尿素颗粒强度均匀性，用于评价造粒工艺稳定性。

无需额外换算公式，直接以仪器输出平均压力作为最终检测结果。

4.2 测试结果

图 3：样品测试过程与数据图

4.3 精密度
变异系数越小，说明颗粒均匀性越好。颗粒的形状和大小会影响颗粒的颗粒强度结果。

5 方案特点与优势

5.1 颗粒强度测定仪性能亮点

操控便捷：配备触摸式人机界面，参数预设后一键启动，数据自动统计并支持结果打印。

智能防护：内置超压停机保护功能，有效防止高硬度颗粒对传感器造成损坏。

高分辨检测：力值分辨力达0.01 N，能够清晰识别不同造粒工艺或配方调整带来的强度差异，为生产调优与品质分级提供精细数据支撑。

5.2 适用对象与检测能力

样品类型：涵盖普通颗粒尿素、包膜缓释尿素、工业结晶尿素等各类尿素颗粒产品。

尺寸兼容：适配粒径0.2~25 mm（或0.5~25 mm，视仪器型号而定）的颗粒。

效率表现：单粒检测耗时短，数据重复性良好，可满足批量化快速检测需求。

5.3 关键质控要点

环境管控：建议在温度10~30℃、相对湿度≤70%的实验环境下操作，尿素易吸潮，环境湿度控制尤为关键。

筛分规范：须依据产品标准规定的粒度范围进行筛分，确保所测颗粒粒径符合规格要求。

取样代表性：严格遵循随机取样原则，保证检测结果能够真实反映批次产品的整体质量水平。

规范操作与维护：测试前后及时清理托盘碎屑，保持仪器洁净干燥；定期使用标准砝码对力值进行校验，保障长期检测数据准确可靠。

6 结论

本方案依据 GB/T 44750-2024《颗粒 抗压强度的测量》及 GB/T 2440-2017《尿素》等标准要求，利用颗粒强度测定仪建立了一套规范化的尿素颗粒抗压强度检测流程。该方法充分贴合尿素硬质球形脆性颗粒的物理特征，通过筛分定级、统一测试模式及多粒平行测定，有效保证了数据的稳定性和可比性。

整套方案操作门槛低、智能程度高、检测结果客观，能够准确反映尿素颗粒在包装堆码、物流转运及田间施用过程中的抗破碎能力，适用于肥料生产企业的产线中控、成品放行、农业部门质量监管及科研机构的肥料研发等多元场景，具有良好的实用推广价值。