钒作为一种重要战略资源,在钢铁、化工等领域得到了广泛的应用,其开发利用尤为重要。由于传统提钒工艺存在环境污染严重、钒回收效果较差等问题,本论文提出采用低温硫酸化原位活化焙烧-水浸新工艺处理铝土岩型钒矿,通过工艺矿物学特性研究分析钒与脉石矿物之间的关系,为钒的分离提取提供矿物学依据;系统考查低温硫酸化焙烧过程和水浸过程中各因素对钒浸出率的影响,确定最佳工艺条件参数;重点研究低温硫酸化焙烧-水浸过程中矿物的物相演变规律,查清影响钒分离提取的反应机制和热力学变化规律,通过对钒浸出过程动力学分析并建立相应的动力学方程,为铝土岩型钒矿高效提钒提供新的技术方案,对促进复杂难选冶钒矿资源的开发具有重要的实际应用意义。首先,铝土岩型钒矿工艺矿物学研究表明:铝土岩型钒矿中的钒主要以+3价、+4价两种价态赋存于铝硅酸盐类矿物中,Al3+、Fe3+等离子被其取代,钒元素和铝元素伴生关系密切。矿物颗粒间粒径相差较大,颗粒直径大多数在0～10μm,存在极个别颗粒直径大于100 μm,颗粒形状主要为不规则片块状和微细粒状。其次,在工艺矿物学研究的基础上,开展低温硫酸化原位活化焙烧-水浸新工艺对该铝土岩型钒矿分离钒的影响试验,研究结果表明:将粒度为-0.096 mm的原矿与40 wt.%用量的硫酸混合后在250℃条件下焙烧120 min得到焙砂,然后在温度为60℃、液固比为3:1 mL/g、添加6wt.%用量的钼酸铵作为助剂的条件下浸出120min,可得到90.57%的钒浸出率,浸渣中钒含量仅为0.098%,实现了钒的分离富集。同时,焙烧和浸出过程机理研究表明:在焙烧过程中,主要载钒矿物伊利石在硫酸和升温的协同作用下发生分解并反应生成水钒钠矿和重钾矾,赋存于铝硅酸盐矿物晶体中的V3+被释放出来参与氧化反应转化为V5+,方解石与硫酸反应生成石膏;在水浸过程中,焙砂中残余的硫酸分解出H+形成酸性环境促进水钒钠矿在水溶液中的分解,钒元素以VO3-或H2VO4-形式进入到浸出液中形成富钒溶液。在室温下V2O3、K2O、CaO、Al2O3、MgO等金属氧化物与硫酸之间的反应均可自发进行,且升高温度有利于水溶性NaVO3的生成,为水浸提钒创造有利条件;NaVO3和K2SO4的水解反应在实验温度内不能自发进行,而Al2（SO4）3和MgSO4的水解反应可在较低温度条件下自发进行,但升高温度会对反应产生抑制效果。热力学分析证明了本工艺的理论可行性,并为焙烧条件和浸出条件的优化提供了依据。铝土岩型钒矿焙砂水浸过程符合未反应收缩核模型中的混合控制模型,即浸出过程同时受到扩散和化学反应控制。浸出动力学研究结果表明,焙砂中钒的水浸过程表观活化能和频率因子分别为Ea=32.74 kJ/mol和A=8.414 s-1,并建立了反应速率常数和温度之间的关系式,k（V）=8.414exp（-3.94×103/T）。