本论文以湖北某含钒页岩为对象,针对该含钒页岩高硅、高碳及矿石中低价钒含量多的特点,以及现有焙烧-浸出提钒工艺氯盐用量较大,钒浸出率低的问题,对该矿石预焙烧-低氯复合添加剂焙烧-浸出提钒的效果及工艺进行研究及优化,同时对低氯复合焙烧过程中破坏含钒矿物晶体结构及影响钒氧化的机理进行深入探讨,为进一步以经济、环境友好的方式提高含钒页岩焙烧提钒工艺的钒提取率提供理论依据和技术支持。主要研究结果如下:提出含钒页岩预焙烧-低氯复合添加剂焙烧-水浸-稀酸强化浸出提钒工艺。工艺流程参数为:预焙烧温度800℃,预焙烧时间1h,复合焙烧温度800℃、复合焙烧时间3h,焙烧产物温度80℃,液固比10:1,加温水浸120 min,水浸液循环浸出4次;水浸渣浸出温度80℃,浸出液固比10:1,矿浆pH为2,加温浸出180 min,产物钒浸出率90.26%。混料试验结果表明,低氯复合添加剂中各组分添加量配比应遵循Na2S04≥Na2C03>NaCl的原则。含钒页岩预焙烧过程中,碳质及黄铁矿氧化阶段、云母羟基脱除阶段及晶格钒氧化阶段依次发生。羟基脱除后,云母晶体结构未被破坏,仅在高温下发生晶格畸变,沿垂直于解理面方向膨胀。云母脱羟基后在高温及钠盐作用下转化为主要含有Na、K,Al,Si和O等元素的熔体。复合添加剂焙烧过程中,NaCl和Na2C03共同促使云母晶格进一步解离并生成微孔结构,使氧气与钒充分接触,促进低价钒氧化。NaCl与Na2S04共同促进熔体中含铬赤铁矿的生成,使有害杂质元素铬及铁部分固定。低氯复合添加剂焙烧过程前期,钒氧化反应速率较大,复合添加剂的加入促进了复合焙烧前期低价钒氧化反应的进行,使产物钒氧化率更高。焙烧后期,受矿石烧结影响,在钒氧化率进一步提高的同时,氧气难以与复合添加剂作用下熔体中的低价钒发生反应,使含钒页岩钒氧化率偏低。复合添加剂焙烧过程中,钾主要存在于熔体中,或参与生成可溶性钾盐及钾钠长石。在焙烧温度升高或焙烧时间延长时,扩散速率增大,钾钠长石生成量增多,促进石英与钾钠长石的共熔反应,并加速体系中云母长石化反应的进行,促进可溶性钒酸盐生成。