钒渣富含V、Cr、Ti、Fe、Mn等多种有价元素,是由钒钛磁铁矿经过高炉冶炼和转炉提钒过程产生。钒渣主要由尖晶石相((Fe,Mn)(Cr,V)2O4、Fe2.5Ti0.5O4)和橄榄石相(Fe,Mn)2SiO4)组成,属于典型的复杂包裹型体系。现有工艺主要通过氧化焙烧的方法处理钒渣中的钒和铬,并且取得卓有成效的工业应用,而对其他元素较少利用。同时,V和Cr的高价氧化物是有毒物质,存在环境污染的潜在可能。因此,本论文提出选择性氯化方法,探索全部回收钒渣中有价金属元素(V、Cr、Ti、Fe和Mn)并制备高值化产品的新途径。根据钒渣中有价金属元素(Fe、Mn、V、Cr和Ti)的存在形态和价值,采用NH4C1氯化钒渣,热力学计算表明在0-1000℃条件下,钒渣中的Fe和Mn可以被氯化氢氯化,V、Cr和Ti不被氯化,可实现钒渣中有价元素的选择性氯化。考察了反应温度、反应时间、熔剂NaCl和NH4Cl-钒渣质量比对Mn和Fe氯化率的影响。在最佳氯化工艺条件下,铁的氯化率为72%,锰的氯化率为95%。利用固体氯化剂NH4Cl在高于230℃开始分解、低于112℃时重新聚合的特点,实现了对过量NH4Cl的二次利用。NH4Cl选择性氯化铁锰-锰锌铁氧体工艺可以实现氯化剂NH4Cl的循环利用,同时,实现钒渣中V、Cr和Ti富集,富集率为48%。此外,采用AlCl3氯化钒渣,热力学计算表明AlCl3可以在0-1000℃范围氯化钒渣中的Fe、Mn、V、Cr和Ti,由于AlCl3具有很强的挥发性,通过设计不同熔盐成分(NaCl-KCl-AlCl3),有效降低了 AlCl3挥发。系统研究了反应温度、反应时间、AlCl3/slag质量比和salt/AlCl3质量比对有价元素氯化率的影响。在最佳氯化条件下,铁、钒、铬和锰的氯化率分别为90.3%、76.5%、81.9%和97.3%,钛的挥发率为79.9%。动力学研究结果表明,Fe和Mn氯化过程控速步骤为固体产物层扩散控制;V和Cr氯化过程控速步骤为表面化学反应控制。以NH4Cl氯化钒渣后得到的FeCl2和MnCl2为原料,研究了制备锰锌铁氧体及电解分离制备合金以实现高值化利用。在合成锰锌铁氧体的研究中,考察了 pH值、温度和Mn/Zn比对合成锰锌铁氧体物相和性能的影响。在最佳工艺条件下,制备得到Mn0.8Zn0.2Fe2O4铁氧体,其饱和磁性为68.6emu/g,矫顽力为3.3 Oe,性能优于由纯物质和二次资源合成的相关铁氧体材料性能。在熔盐电解分离铁锰制备合金研究中,分别考察了 FeCl2、MnCl2和FeCl2-MnCl2在熔盐NaCl-KCl中的电化学行为,研究了电解电压对样品分离率的影响规律。在最佳工艺条件下,富铁相和富锰相沉积产品的Mn/Fe质量比分别为0.0625和36.4。而传统磁性分离得到的磁性产品和非磁性产品Mn/Fe质量比为0.08和28.41,明显的熔盐电解法在铁锰分离上比传统的磁性分离法效果更好。AlCl3氯化钒渣后的V和Cr以VCl3和CrCl3的形式存在于熔盐中,通过熔盐电解的方法制备高附加值的合金。研究了 VCl3、CrCl3和VCl3-CrCl3在熔盐中的电化学行为及电沉积,考察了不同的VCl3/CrCl3质量比对电沉积产品的影响。在最佳工艺条件下,电沉积得到产品中V、Cr和O的质量百分数分别为 3.71%、94.28%和 2.01%。最后,研究AlCl3直接氯化钒渣后得到含有FeCl2、FeCl3、MnCl2、VCl3、CrCl3等多元熔盐体系的电解过程。考察了不同影响因素对电沉积产品的影响规律。结果表明,升高温度,降低Sample/salt比例可以降低沉积产品中的杂质Al2O3的含量。电解电压为2.3V时,得到Fe-V-Cr合金;电解电压为3V时,沉积产品中出现元素Mn得到Fe-V-Cr-Mn合金,呈现分散的立方体颗粒形貌。通过选择性氯化分离钒渣中的有价金属元素,并根据元素的特点和价值,分别探索了高值化的应用过程,为钒渣中有价元素的高效利用提供一种新的探索和尝试。