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含钒石煤是一种重要的钒矿资源,在我国其储量极为丰富,从石煤中提钒也成为我国钒资源开发的重要发展方向之一。目前,石煤提钒过程中存在着环境污染严重、热能无法充分利用、钒回收率低等突出问题。为减少环境污染,获得较高的钒转化率,同时充分利用石煤热能以提高石煤综合利用的经济效益,针对甘肃某地高碳含钒石煤,本文提出采用循环流化床燃烧技术对石煤矿石进行燃烧以利用石煤自身热能；同时,结合石煤自身特点与浙江大学热能工程研究所石煤提钒方面的技术优势,开展了含钒灰渣提钒相关的试验研究。研究内容主要包括：含钒灰渣直接酸浸提钒中酸浸特性的试验研究及空白焙烧提钒焙烧阶段相关的试验研究。主要研究成果如下：1.甘肃肃北石煤是一种非常难着火和燃尽的煤种,在1MW循环流化床燃烧试验台上,从密相区至炉膛出口沿炉高温度均匀,燃烧状况良好,各工况燃烧后,底渣和飞灰中的含碳量基本上都可以控制在5%左右,燃烧效率均在70%左右,证明利用循环流化床燃烧充分利用石煤热能是可行的；石煤在循环流化床燃烧过程中飞灰及底渣均具有一定程度的钒富集作用,其飞灰含钒量达1.5%左右,而底渣含钒量均在0.8%以上。2.利用硫酸作为浸取剂对含钒灰渣进行浸出试验,平均钒浸出率可达87.83%,酸浸残渣中V205含量下降至0.14%,表明在高酸、高温条件下浸取灰渣中的钒是可行的。浸出过程中,硫酸浓度、酸浸温度、酸浸时间、液固比、灰渣粒度等对钒的浸出均有影响,而硫酸浓度和酸浸温度的影响更为显著。较适宜的酸浸条件为：硫酸浓度6mol·L-1,酸浸温度110℃,酸浸时间2h,液固比2.5：1,灰渣粒度70μm。3.直接酸浸提钒浸出过程中,不同含钒矿物中的钒浸取顺序不同。游离氧化物中的钒最先浸出,次之为铁铝氧化物等矿物中的钒浸出,云母类矿物中的钒最难以浸出,在高温、高酸条件下云母类矿物中的钒才可以浸出。4.细磨机械活化预处理可以降低钒云母晶格的稳定性,增强钒云母晶格的活性。含钒灰渣中的钒主要赋存于云母晶格中,钒云母晶格致密且稳定,难以打破,通过机械活化预处理可以降低钒云母晶格的稳定性,使得钒云母在较低温度下发生分解释放出来低价钒。5.探究了焙烧过程中氧化性气氛对钒转化率的作用,发现了一些新的规律。在无氧化性气氛存在条件下,钒云母晶格依然遭到破坏,小部分钒得以释放出来,在无氧化性助浸剂存在下,这部分低价钒难以浸出；氧化性气氛的存在一方面将释放出来的低价钒氧化成高价态含钒化合物,同时有助于促进钒云母矿物的分解,使得赋存于其中的钒得到进一步释放。6.含钒灰渣进行高温空白焙烧过程中,灰渣粒度、焙烧温度、焙烧时间、空气流量等焙烧因素对钒的转化率均有重要影响作用。较适宜的焙烧条件下,即使在低酸、常温等低强度酸浸条件下,钒转化率仍可达83.81%。7.孔结构的变化会影响钒云母分解释放出来的低价钒的氧化。通过SEM表面形态分析及Autosorb-1-C物理化学吸附仪分析发现,焙烧过程中,随着焙烧温度的升高,物料比表面积、总孔容积不断减小,平均孔径出现先增大后减小的现象；同时,随着焙烧温度的升高,物料烧结现象越来越严重,物料对氮气的吸附能力不断下降,不能产生吸附回线的封闭性孔逐渐增多,开放性孔减少,大量封闭性孔的产生造成钒云母分解释放出来的低价钒无法与氧化性气体接触被氧化成高价态含钒化合物,进而也难以被溶解浸出。