1 前言

顆粒強(qiáng)度是評(píng)價(jià)肥料顆粒物理性質(zhì)的重要指標(biāo)之一。尿素作為我國(guó)最重要的氮肥品種，其顆粒強(qiáng)度直接影響儲(chǔ)存、運(yùn)輸和施用性能。大顆粒尿素相對(duì)小顆粒尿素粉塵含量低、抗壓強(qiáng)度較高、流動(dòng)性好，可散裝運(yùn)輸，不易破碎和結(jié)塊，適合于機(jī)械化施肥。若尿素顆粒抗壓強(qiáng)度不足，在包裝、運(yùn)輸及施用過(guò)程中容易破碎，產(chǎn)生大量粉塵和細(xì)小顆粒，造成養(yǎng)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(qiáng)度的測(cè)量》、《GB/T 2440-2017 尿素》明確對(duì)尿素顆粒抗壓碎性能提出管控要求。尿素為硬質(zhì)球形脆性顆粒，受壓達(dá)到臨界壓力后直接破碎，適配儀器脆性顆粒-球形顆粒檢測(cè)模式。

本方案基于HM-KD顆粒強(qiáng)度測(cè)定儀構(gòu)建標(biāo)準(zhǔn)化檢測(cè)體系，依據(jù)GB/T 44750-2024通用顆粒強(qiáng)度檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合尿素的顆粒特性，詳細(xì)規(guī)定了樣品選取、測(cè)定步驟及結(jié)果計(jì)算方法，確保檢測(cè)結(jié)果準(zhǔn)確可靠，滿足產(chǎn)品質(zhì)量控制與合規(guī)性評(píng)價(jià)需求。本方法適用于農(nóng)用顆粒尿素、工業(yè)尿素顆粒、緩釋包膜尿素顆粒強(qiáng)度檢測(cè)，滿足化肥企業(yè)生產(chǎn)線中控、成品出廠檢驗(yàn)、第三方質(zhì)檢實(shí)驗(yàn)室合規(guī)檢測(cè)需求。

2 儀器與試劑

2.1 儀器

HM-KD顆粒強(qiáng)度測(cè)定儀（全型號(hào)通用）；鼓風(fēng)干燥箱；標(biāo)準(zhǔn)分樣篩（3.0 mm、4.75 mm）；鑷子等。

圖1：HM-KD顆粒強(qiáng)度測(cè)定儀外觀圖

2.2 耗材與輔助用品

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)

儀器自動(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：反應(yīng)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，直接以儀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 HM-KD顆粒強(qiáng)度測(cè)定儀優(yōu)勢(shì)

全型號(hào)適用：KD1-KD3均可執(zhí)行本方案，操作方法一致。

操作簡(jiǎn)便：觸摸交互界面，參數(shù)一鍵設(shè)定，自動(dòng)計(jì)算并支持打印。

自動(dòng)化程度高：設(shè)有自動(dòng)超壓保護(hù)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(zhǔn)區(qū)分不同造粒工藝尿素強(qiáng)度微小差異，便于工藝優(yōu)化。

5.2 方案適用性

樣品類(lèi)型：普通顆粒尿素、包膜緩釋尿素、工業(yè)結(jié)晶尿素等。

檢測(cè)范圍：顆粒直徑0.2 ~ 25 mm、0.5 ~ 25 mm。

高效穩(wěn)定：?jiǎn)蝹€(gè)樣品檢測(cè)時(shí)間短，重復(fù)性好，滿足批量檢測(cè)需求。

5.3 質(zhì)量控制要點(diǎn)

環(huán)境要求：工作環(huán)境溫度10 ~ 30℃，相對(duì)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(shí)反映該批次樣品的整體質(zhì)量狀況。

篩分規(guī)范：根據(jù)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的粒度范圍進(jìn)行篩分，確保測(cè)試顆粒的粒徑符合要求。

操作規(guī)范：測(cè)試過(guò)程中應(yīng)保持儀器清潔干燥，檢測(cè)完成后使用毛刷清理碎屑。

定期校準(zhǔn)：定期使用砝碼校準(zhǔn)力值，保證數(shù)據(jù)準(zhǔn)確度。

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》國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合HM-KD系列顆粒強(qiáng)度測(cè)定儀，提供了標(biāo)準(zhǔn)化的尿素顆粒抗壓強(qiáng)度測(cè)定方法。該方法操作簡(jiǎn)便、自動(dòng)化程度高、結(jié)果準(zhǔn)確可靠，可有效評(píng)價(jià)尿素顆粒在運(yùn)輸、儲(chǔ)存和施用過(guò)程中的抗破碎能力，適用于肥料生產(chǎn)企業(yè)質(zhì)量控制、農(nóng)業(yè)部門(mén)質(zhì)量監(jiān)管以及科研機(jī)構(gòu)肥料研發(fā)等應(yīng)用場(chǎng)景。

7 參考文獻(xiàn)

[1] GB/T 44750-2024 顆粒 抗壓強(qiáng)度的測(cè)量[S].

[2] GB/T 2440-2017 尿素[S].

[3] GB/T 41948 顆粒表征 樣品準(zhǔn)備[S].

[4] HG/T 2782-2011 化肥催化劑顆粒抗壓碎力的測(cè)定[S].

山東恒美電子科技有限公司 應(yīng)用研究部