钒页岩是我国重要的含钒资源,随着世界各国对钒需求的增长,如何从钒页岩中清洁高效提钒已成为一项重要课题。针对目前钒页岩提钒存在的环保问题,清洁环保的有机酸——草酸已成功用于钒页岩的提取,其具有选择性好、协同高效和安全易操作等优点。然而,草酸浸出液成分复杂,杂质离子种类多、浓度高,钒、铁、铝等金属离子与草酸根形成多种阴离子配合物,导致草酸浸出液净化富集困难。此外,在草酸体系钒页岩提钒过程中,未综合回收草酸和有价金属,其资源综合利用率低,未能实现高效清洁提钒的总目标。为此,本文以钒页岩草酸浸出液为研究对象,针对草酸浸出液净化富集存在的技术难题,在草酸体系下研究钒的净化富集工艺与机理,提出了一种多元有价组分异步提取工艺流程,并揭示了钒及有价组分的回收和分离机制,主要研究内容及结果如下:（1）钒页岩草酸浸出液的溶液化学研究研究了酸浸液中钒、铁、铝、镁、磷、氟和草酸根等主要离子的赋存状态和分布规律,确定了钒、铁和铝的配位过程及配位机制,为后续酸浸液中钒与杂质离子的分离工艺及机制提供理论指导。在pH为0.5-1.0的酸浸液中,钒、铁和铝的主要赋存状态分别为VO（C₂O₄）₂^2-、Fe（C₂O₄）₂^-和Al（C₂O₄）₂^-。钒、铁和铝与草酸根的配位结合能力顺序为:铁>钒>铝。（2）草酸体系钒、铁、铝的萃取行为及分离机制酸浸液不需调节初始pH和氧化或还原的任何预处理、在最佳条件下直接进行六级逆流萃取,可获得V=3.10 g/L、Fe=7.81 g/L、Al=2.42 g/L的混合负载有机相,钒、铁、铝和草酸根的萃取率分别为98.60%、99.64%、8.50%和70.61%。钒铝分离系数达757.14,钒、铝实现了选择性萃取分离。钒、铁、铝和草酸根与N263的萃取机理均符合阴离子交换机制。采用量子化学计算确定了钒、铁、铝和草酸根与N263的萃合物分子结构。钒、铁、铝和草酸根与萃取剂[R₄N·Cl]萃取的反应（35）G顺序为:（35）G_ox<（35）G_Fe<（35）_GV<（35）G_Al。VO（C₂O₄）₂^2-萃取反应（35）G（-327.75 kJ/mol）小于Al（C₂O₄）₂^-萃取反应（35）G（-186.68 kJ/mol）,实现了钒、铝选择性萃取分离;Fe（C₂O₄）₂^-和C₂O₄^2-的萃取反应（35）G分别为-311.00 kJ/mol和-327.75 kJ/mol,略小于VO（C₂O₄）₂^2-萃取反应（35）G,导致铁和草酸根严重共萃。（3）草酸体系钒、铁、铝的反萃行为及分离机制混合负载有机相经两次反萃实现了钒和铁的反萃分离和回收。钒的反萃:在最佳条件下,混合负载有机相经四级逆流反萃可获得钒浓度为12.11 g/L的富钒液,钒、铁、铝和草酸根的反萃率分别为99.59%、0.12%、99.62%和98.72%,钒铁分离系数高达2.05×10⁵,实现了钒铁选择性反萃分离。铁的反萃:铁有机相（钒反萃贫有机相）在最佳反萃条件下,经三级逆流反萃,可获得铁反萃率为99.34%的富铁液,并综合回收了纯度为98.7%的Fe（OH）₃。钒、铝和草酸根的反萃机理均符合阴离子交换机制。钒铁选择性反萃分离机制为:（1）钒和铁的反萃:[（R₄N）₂·VO（C₂O₄）₂]和[R₄N·Fe（C₂O₄）₂]均被HCl完全反萃,钒和铁均由有机相转移至液相中;（2）铁物相的转变:Fe（C₂O₄）₂^-在高浓度HCl溶液中被配位成新的配合物FeCl₄^-;（3）FeCl₄^-的萃取:FeCl₄^-被反萃新生成的[R₄N·Cl]萃取至有机相中,而VO（C₂O₄）₂^2-与HCl不发生配位反应,仍保留在液相中,从而实现钒和铁反萃分离。（4）提出了一种钒页岩草酸浸出液多元有价组分异步提取的工艺流程钒页岩草酸浸出液采用“萃取—反萃—水热沉钒—综合回收有价金属”的原则工艺流程,实现了钒及有价金属铁和铝的异步综合回收。酸浸液经萃取和反萃获得的富钒液经预处理后,采用水热沉钒工艺制备了纯度为98.5%的VO₂产品,钒总回收率为94.87%;铁在二次反萃过程中以Fe（OH）₃形式被回收,铁总回收率为96.60%;铝分别从萃余液和富钒液中以K₃Al（C₂O₄）₃·3H₂O和KAl（SO₄）₂·12H₂O晶体被回收,铝总回收率为77.42%。此外,还综合回收了68.18%的草酸。本工艺资源综合利用率高,绿色环保,为钒页岩高效清洁提钒提供了新的途径。