在大规模储能用全钒液流电池、高性能钒系合金等新兴领域对钒产品纯度要求越来越高且钒原料多以五氧化二钒（V₂O₅）为主的背景之下,如何低成本、高效制备高纯V₂O₅成为亟待解决的问题。传统制备方法包括化学沉淀法、溶剂萃取法、离子交换树脂法。要获得99.99%纯度的V₂O₅,这些方法成本较高,同时存在氨氮废水污染环境、工艺流程冗长、生产能力小等突出问题。氯化法是高效低成本制备高纯V₂O₅最具应用前景的方法之一。该法以工业级V₂O₅为原料,经配碳氯化得到VOCl₃中间体,通过精馏提纯可实现大部分杂质的去除,从净化除杂原理上具备较大优势。VOCl₃气相水解可一步制取高纯V₂O₅,且不产生氨氮废水。如何实现工业级V₂O₅的高效氯化以及后续VOCl₃的高效转化对于该工艺提高效率、降低成本具有重要意义。因此,本论文对工业级片状V₂O₅（片钒）流态化氯化、氯化产物VOCl₃清洁高效水解进行系统研究。取得以下研究成果。（1）对V₂O₅配碳氯化反应体系进行热力学分析,得到了产物VOCl₃稳定存在的氯化优势区域。由此确定了氯化条件,即配碳比为20%、流化气速为0.6L/min（实验温度内表观气速0.072～0.085m/s）、氯气分压为0.5、反应时间为15min。该条件下考察400～550℃范围内反应温度对氯化效率的影响。400～525℃之间,物料失重率和V₂O₅氯化率随温度升高而不断增加,氯化温度由525℃继续升高至550℃,物料失重率和V₂O₅氯化率的增加明显放缓。525℃下氯化60min,V₂O₅氯化率达到了 93%以上。（2）片钒中主要含有Fe₂O₃、MnO、SiO₂等杂质组分。氯化热力学计算表明,400～550℃温度范围内,氯化反应标准吉布斯自由能大小为:△G0（K2O）<△G0（CaO）<△G0（MnO）<△G0（MgO）<△G0（V₂O₅）<△G0（Fe₂O₃）<△G0（TiO₂）<△G0（SiO₂）<△G0（Al₂O₃）。从热力学上看,K2O、CaO、MnO 和 MgO比V₂O₅ 更容易被氯化生成KCl、CaCl2、MnCl2和MgCl2。400～550℃范围内,这些氯化物不会熔融而影响正常流化,也不会以气态形式逸出影响产物VOCl₃纯度。Fe₂O₃、TiO₂、SiO₂和Al₂O₃较之于V₂O₅不会优先被氯化,但氯化产物FeCl₃、TiCl4、SiCl4和AlCl₃在400～550℃范围内为气态,进入VOCl₃冷凝液中会提高后续除杂难度和成本。因此,本论文重点对这几种杂质组分的氯化行为进行分析研究。结果表明,Fe203氯化挥发率随着温度升高而增大,温度升高至550℃时,氯化挥发率达到了 40%以上,为了避免FeCl₃过多的进入VOCl₃,氯化温度应尽量控制在550℃以下。Ti02、Si02和A1203在渣中富集,550℃下氯化率均低于10%。氯化渣中并未发现V2O4、V203等低价氧化钒物相,表明五氧化二钒并未发生还原。随着反应的进行,原本致密的片钒表面变的粗糙,反应生成的低饱和蒸气压的杂质氯化物和未反应的杂质氧化物富集在氯化残渣中。（3）为了探究VOCl₃气体状态下的水解行为,对其水解体系进行了反应热力学和热力学平衡计算。结果表明,该反应体系十分复杂,存在多个反应同时发生的可能性,产物V₂O₅、VO₂Cl、VO₂、HCl、Cl2和O₂都可能生成。0～600℃范围内,升高温度有利于V₂O₅的生成,减少VO₂Cl量。200℃以上时,H2O/VOCl₃摩尔比应大于5以保证VOCl₃较高的转化率。（4）通过开展流态化气相水解实验研究反应参数对VOCl₃转化率和产物Cl含量的影响。发现反应温度由200℃升至450℃或H2O/VOCl₃摩尔比由1.5增大到12.6的过程中,VOCl₃转化率明显增加且V₂O₅中Cl含量显著降低;继续升高反应温度至500℃或增大H20/VOCl₃摩尔比至18,VOCl₃转化率增加和Cl含量降低趋势放缓。在最高反应温度500℃和最大H20/VOCl₃摩尔比18条件下,VOCl₃转化率高于85%、产物V₂O₅中Cl含量低于0.05wt%、产品纯度达99.95wt%。（5）通过对水解产物微观形貌表征与分析发现,V₂O₅产物是由纳米级（约100nm）颗粒聚集而成。通过XPS分析杂质Cl的存在形式,发现杂质Cl主要以O-V-Cl键的形式存在,而非吸附的HCl或Cl2。