Hiện tượng kết khối phân đạm urê xảy ra bởi nhiều nguyên nhân khác nhau, trong đó phần lớn các nguyên nhân có liên quan đến tính chất hóa - lý của đạm urê như tính hút ẩm, hình dạng và kích thước hạt, tính đồng nhất về cỡ hạt, độ bền cơ học của hạt… Các nguyên nhân này lại bị chi phối trực tiếp bởi quá trình tạo hạt – sấy đạm urê, bao gồm các quá trình trao đổi nhiệt, chuyển khối, kết tinh, chuyển pha… Đây là các yếu tố mang tính chủ quan (yếu tố nội tại) nhưng lại hoàn toàn phụ thuộc vào các yếu tố khách quan khác (yếu tố tác động bên ngoài vào) như độ ẩm và nhiệt độ của môi trường xung quanh… Vì vậy, việc nghiên cứu hiện tượng kết khối dưới ảnh hưởng của một loạt các yếu tố này đòi hỏi phải có phương pháp khoa học và phù hợp.
Rất nhiều công trình nghiên cứu đã nghiên cứu về cơ chế của hiện tượng kết khối đạm urê trực tiếp trên đạm urê hạt theo các phương pháp vật lý hoặc xây dựng mô hình vật lý [42, 45, 46, 85, 95], qua đó đã quan sát và mô tả về sự hình thành liên kết tinh thể giữa bề mặt hạt với nhau khi nén ép cưỡng bức, bỏ qua hiện tượng hòa tan, tái kết tinh.
Phương pháp nghiên cứu trực tiếp trên đạm urê hạt là phương pháp phổ biến được sử dụng trong phần lớn các công trình đã công bố nhưng bị hạn chế bởi không xác định được các đặc trưng hóa-lý. Các phương pháp đặc trưng hóa – lý hiện đại lại đòi hỏi phải có các công đoạn chuẩn bị mẫu từ trước nên khó áp dụng được trên đạm urê – một hóa chất vốn rất nhạy cảm trước sự thay đổi nhiệt độ và độ ẩm của môi trường. Quá trình gia công mẫu cũng như mọi sự thay đổi nhiệt độ và độ ẩm của môi trường dù nhỏ cũng làm sai lệch kết quả nghiên cứu thu được. Vì thế, trong các tài liệu đã được công bố trên thế giới, việc nghiên cứu kết khối phân bón chủ yếu được thực hiện thông qua khảo sát độ kết khối theo các phương pháp kiểm tra lưu kho bao gói nhỏ, lưu kho bao gói lớn hoặc phương pháp kiểm tra kết khối nhanh [86]. Nguyên tắc của các phương pháp này là để mẫu phân bón lưu kho trong các điều kiện và thời gian khác nhau dưới tác động của lực nén rồi phá vỡ mẫu đã kết khối để xác định tính kết khối của đạm urê theo một trong các phép đo :
Đo lực kết khối (lực nén ép cơ học nhỏ nhất có tác dụng làm vỡ mẫu kết khối); mẫu có lực kết khối nhỏ hơn được xem như có độ kết khối thấp hơn.
Đo hệ số kết khối (tỷ lệ phần trăm hạt đạm urê bị kết khối, vón cục) sau khi sàng phân loại.
Hạn chế của các phương pháp này là không xác định được bản chất cũng như thành phần của lực kết khối đã hình thành (lực liên kết kết dính, lực liên kết pha lỏng hoặc lực liên kết cầu tinh thể); do vậy không xác định được bản chất của hiện tượng kết khối.
Trong luận án này, bên cạnh các phương pháp nghiên cứu tính kết khối và tính hút ẩm truyền thống, đã xây dựng và sử dụng một số phương pháp nghiên cứu – thực nghiệm mới sau đây:
Phương pháp nghiên cứu quá trình đóng rắn/kết tinh đạm urê từ dịch nóng chảy;
Phương pháp nghiên cứu quá trình kết tinh lại của đạm urê từ dung dịch bão hòa;
Đây là các phương pháp được thiết kế trên nguyên tắc mô phỏng theo các quá trình xảy ra trong khi tạo hạt, bảo quản và xử lý chống kết khối cho đạm urê trên thực tế. Như vậy, có thể xem như các quá trình xảy ra trên thực tế đã được thu gọn về không gian phòng thí nghiệm để thuận tiện cho việc nghiên cứu, khảo sát và đánh giá. Từ kết quả nghiên cứu này, liên hệ ngược lại với thực tế sản xuất công nghiệp để chứng minh và giải quyết các mối quan hệ giữa lý luận và thực tiễn.