钒元素被认为是一种工业维生素,广泛应用于航空航天、冶金、化工等领域。在我国,钒的主要来源是钒钛磁铁矿,约有88%的钒是从钒钛磁铁矿中提取出来的。目前从钒钛磁铁矿提钒的传统方法是钒钛磁铁矿经高炉冶炼得到铁水、经转炉吹炼得到半钢和钒渣。钒渣作为提钒的原料,从钒渣提钒最主要的方法是钠化焙烧水浸提钒,得到含钒浸出液。经铵盐沉淀得到多钒酸铵,通过过滤、焙烧得到终产品五氧化二钒（V2O5）。但该工艺制得的V2O5杂质偏高,无法满足现行工业应用日益增长的需求。因此,为了得到纯度更高的V2O5,现行工业生产采用的方法是将粗V2O5反复溶解、沉淀、煅烧,多次除杂以得到满足要求的V2O5产品。然而,该高纯V2O5制备工艺存在流程长、生产效率低、产品收得率低、废水产生量大等问题,无法绿色可持续发展。因此,急需建立高效的高纯V2O5制备方法。本文以工业钒渣钠化焙烧-水浸含钒浸出液为原料,建立了高纯V2O5的微乳液萃取制备方法。围绕―钙化沉淀分离钒与铬→钒酸钙返溶→微乳液萃取→碱性反萃→沉淀→煅烧‖的技术路线,首先通过钙化选择性沉淀获得钒酸钙以分离钒与铬,再以碳酸氢钠溶液为溶出剂将钒酸钙中的钒返溶到水溶液中,然后采用微乳液萃取溶出液中的钒,最后经氢氧化钠反萃、铵盐沉淀、中温煅烧得到高纯V2O5产品。探索了钙化沉淀分离钒铬的最优条件、碳酸氢钠溶出钒酸钙的最优条件,并对溶出过程进行了动力学分析;研究了微乳液萃取与反萃过程的最优条件;考察了微乳液的循环使用性能;最终制得了高纯V2O5产品。本论文的主要研究成果如下:（1）建立了工业含钒浸出液中钒与铬的钙化沉淀方法。以添加聚氟乙烯小球和滴加的方式进行钙化沉淀,考察了钙化沉淀的影响因素,结果表明,当Ca/V摩尔比为1.8,反应温度为55℃,反应时间为60 min,钒的沉淀率为99.45%,铬的沉淀率为1.46%,表明钒铬得到了高效分离。（2）建立了钒酸钙的返溶方法。以钙化沉淀产物钒酸钙为原料,采用Na HCO3溶液为溶出剂,优化了返溶过程的影响因素。结果表明,当Na HCO3/V摩尔比为2.75、固液比为1:5、溶出温度为55℃、溶出时间为50 min时,钒酸钙中钒的溶出率可达99.24%。（3）钒酸钙的返溶过程遵循颗粒―收缩未反应核‖模型,但分为两个阶段。0～10min的短时间阶段,溶出速率主要受固体产物层扩散控制;10～50 min的长时间阶段,溶出过程受固体产物层扩散和化学反应的共同控制。（4）探索了最优的微乳液萃取条件并建立了微乳液萃钒方法。结果表明,当萃取剂Aliquat 336浓度（w%）为20%、水乳比R为1、萃取时间为2 min、萃取温度为25℃时,钒的萃取率达最高、为99.97%;当反萃剂浓度为1 mol/L Na OH+4 mol/L Na Cl、反萃相比O/A为1、反应温度为25℃、反萃时间2 min时,钒的反萃率高达99.0%。微乳液循环性能良好。最终制得V2O5的纯度为99.92%,全流程产品总收得率为96.70%。本文所建立的微乳液萃取制备高纯V2O5的方法,与现有高纯V2O5制备技术相比,显著提升了生产效率和产品收得率。该方法突破了高纯V2O5的高效、短流程制备难题,从理论上突破了制约当前全钒液流电池普及应用与航宇级钛合金发展的关键原料生产技术瓶颈,将显著推动我国钒资源的高值利用。