我国为钒资源大国,钒制品产量和消耗量均居世界首位。石煤钒矿为我国特色钒资源,分布广泛、伴生组分简单,是生产高纯钒的重要原料。传统钠化焙烧工艺存在钒回收率低、环境污染严重等弊端,已被列为淘汰类技术。硫酸熟化-水浸和氧压酸浸提钒工艺具有钒回收率高、清洁环保等优势,近年来受到了广泛的研究和关注。然而,石煤钒矿中的铁在酸浸过程会随钒一同进入到酸浸液中,导致浸出液中铁离子浓度较高,影响钒的回收率及钒产品纯度。弄清硫酸熟化-水浸和氧压酸浸过程钒与铁的浸出行为,对调控钒和铁的浸出具有重要意义。本文以贵州铜仁地区石煤钒矿为研究对象,表征了铜仁石煤钒矿的矿物学特点,重点研究了铜仁石煤钒矿硫酸熟化过程钒赋存状态变化,分析了硫酸熟化物料水浸过程钒和铁的浸出规律;在上述研究的基础上,本文还开展了铜仁脱碳石煤氧压酸浸提钒过程钒和铁的浸出行为,并探究了氧压酸浸过程钒和铁的浸出机理。本论文取得了如下进展:(1)表征了铜仁石煤钒矿的矿物学特点。结果表明,铜仁石煤钒矿为原生型石煤矿,且V2O5品位为0.80%,高于工业开采边界品位,Fe2O3的含量为3.48%,是V含量的4倍;主要物相为石英、碳质、云母、长石、黄铁矿、赤铁矿,84.10%的钒以V(Ⅲ)的形式存在于硅酸盐矿物中,铁氧化物、其他矿物和有机质中的钒分别为8.80%、4.50%和1.76%,吸附态和方解石中的钒低于1.00%。(2)探究了铜仁石煤钒矿在硫酸熟化过程中钒的赋存状态变化。结果表明,硫酸熟化可破坏云母、铁氧化物、方解石及其它矿物的晶格结构,使存在于上述矿物中的钒及伴生元素释放,同时转化为可溶性的KV(SO4)2、KFe(SO4)2和KAl(SO4)2。在粒度160~250目,硫酸添加量32.46%,熟化温度200℃,熟化时间50min,拌水量1.00%,浸出温度50℃,浸出时间2h,液固比1.6:1.0等最优条件下,V的浸出率为86.65%,Fe的浸出率为85.79%,V、Fe的浸出率基本相同。(3)讨论了石煤钒矿在H2SO4-O2体系中氧化分解热力学。通过分析在H2SO4-O2体系中云母、黄铁矿和赤铁矿等可能发生反应的热力学趋势,明确了黄铁矿、赤铁矿在酸性条件下可以被转化为黄钾铁矾,在一定条件下可以沉入渣中,K2SO4的加入可以促进黄钾铁矾的生成,从而实现V、Fe分离。(4)对比了铜仁石煤钒矿和脱碳石煤氧压酸浸效果。结果表明,石煤脱碳有助于V和Fe的分离。在浸出温度210℃,浸出时间2h,硫酸浓度18.60wt.%,液固比1.8:1.0,氧分压2MPa,K2SO4添加量7.00wt.%等最优条件下,V的浸出率为83.67%,Fe的浸出率为8.07%。较高的硫酸浓度和浸出温度不利于黄钾铁矾的形成,导致浸出液中铁离子浓度较大。