钒是我国重要的战略资源,广泛地应用于冶金、化工、航天等领域。目前比较成熟的提钒工艺主要是钠化和钙化提钒法,但都存在一定的局限性,在提钒过程中产生了大量的固废和废水,都与焙烧添加剂的种类有关。针对存在的问题,本课题从焙烧添加剂的角度出发,提出了一种高效清洁的镁化焙烧-酸浸提钒方法。本文从钒酸镁的溶解性能、普通钒渣镁化焙烧-酸浸提钒工艺和高铬型钒渣镁化焙烧-酸浸分离钒、铬工艺三方面进行研究,为钒渣的资源化利用提供一种新的发展思路。通过固相反应法合成钒酸镁,采用XRD对钒酸镁的合成条件进行了优化,得出了三种钒酸镁最优的合成温度和时间。结合ICP-AES对钒酸镁的溶解性能进行了研究,结果表明,三种钒酸镁在水中的溶解性能都随温度升高呈现增大的趋势,同温度下Mg V2O6的溶解性能最好。在硫酸溶液中,20℃时三种钒酸镁在p H值0～1内溶解性能较好,Mg2V2O7的溶解性能最好。60℃时,Mg2V2O7和Mg3V2O8在p H值0～1内溶解性能较好,而Mg V2O6在p H值1～2.5内溶解性能较好,Mg V2O6的溶解性能最好。钒酸镁在硫酸溶液中的溶解性能明显优于在水中。因此,在后续的浸出步骤中,采用硫酸作为浸出剂。普通钒渣镁化焙烧-酸浸最佳工艺条件:MgO添加量Mg/V摩尔比0.6,焙烧温度900℃,焙烧时间1.5 h,硫酸浸出液的p H值为0.5,浸出液固比5:1（ml/g）,浸出温度70℃,浸出时间0.5 h。钒的提取率可达95.56%,实现对钒的有效提取。结合XRD、TG-DSC和SEM/EDS分析了普通钒渣在镁化焙烧-酸浸过程前后的物相转变机理:镁化焙烧之后,普通钒渣中的钒尖晶石Fe V2O4转化为酸溶性的钒酸镁和钒酸锰,铁橄榄石Fe2Si O4转化为Mg Si O3和Fe2O3,钛尖晶石转化为Mg Ti2O5和Fe2Ti O5,辉石形成了Ca12Al14O33;酸浸之后,浸出残渣的主要物相为Fe2O3和Si O2。Mg Si O3与硫酸反应生成Si O2,钒酸盐溶解于浸出液中,而Fe2O3和少量的Mg Ti2O5、Fe2Ti O5及Ca12Al14O33仍存在于浸出残渣中。并对浸出渣和浸出液作回收处理,浸出残渣可回收用于高炉冶炼;钒的总回收率为93.74%,得到的终产品V2O5的纯度为99.07%;浸出液中的镁以MgO的形式回收作为焙烧添加剂,纯度为99.21%,回收率为90.13%;浸出液中的锰、硫酸铵和水,以及煅烧钒酸铵产生的NH3可回收。本文提出的镁化焙烧-酸浸法在过程中实现零排放,与现有的提钒方法相比更加环保、有效、可持续。高铬型钒渣镁化焙烧-酸浸最佳工艺条件:MgO添加量Mg/V摩尔比1.0,焙烧温度900℃,焙烧时间1.5 h;硫酸浸出液的p H值为0.5,浸出液固比5:1（ml/g）,浸出温度70℃,浸出时间0.5 h。钒的提取率可达95.17%,铬的提取率仅为0.054%,实现有效的钒、铬分离。结合XRD和SEM/EDS分析了高铬型钒渣镁化焙烧-酸浸过程前后的物相转变机理:镁化焙烧之后,钒铬渣中的钒尖晶石Fe V2O4转化为钒酸镁和钒酸锰,铁橄榄石Fe2Si O4转化为Mg Si O3和Fe2O3,铬尖晶石分解并与Fe2O3结合形成不溶于酸的(Fe0.6Cr0.4)2O3,钛尖晶石转化为Fe2Ti O5,辉石相分解形成Ca3Mg（Si O4）2;酸浸过程之后,浸出残渣的主要物相为Fe2O3、(Fe0.6Cr0.4)2O3和Si O2,Mg Si O3与硫酸反应生成Si O2,钒酸盐溶解于浸出液中,而Fe2O3、(Fe0.6Cr0.4)2O3及少量的Fe2TiO5和Ca3Mg（Si O4）2仍存在于浸出残渣中。