石煤钒矿是我国特有的钒资源,储量丰富,但因钒品位较低,生产每吨五氧化二钒产品通常产生120至150吨提钒尾渣,我国石煤提钒行业每年产生的提钒尾渣总量高达数百万吨。硫酸浸出工艺是当前我国石煤提钒行业的主流生产工艺之一,该工艺产生的提钒尾渣主要成分为二氧化硅,但硫酸盐含量较高,行业现行的堆存或填埋处理方式不仅造成一定程度的资源浪费,而且还存在较高的环境风险,亟待开发石煤钒矿酸浸提钒尾渣资源化利用的新方法。目前已有部分研究表明该提钒尾渣可与一定配比的含铝辅料高温烧结制备陶粒,但在含铝辅料遴选、工艺系统优化等方面研究较少,对于提钒尾渣中硫酸盐的分解与含硫组份的释放规律未做关注。为此,本论文以我国西北、西南地区石煤钒矿经硫酸熟化浸出提钒处理后产生的提钒尾渣为原料,根据区域资源特点遴选了合适的含铝辅料,分析了工艺过程机理与主要影响因素,确定了优化的工艺参数,调控制备出了性能较好的陶粒产品。本论文主要取得了如下进展:(1)结合区域资源特色遴选了多种含铝辅料,通过理论分析和探索性实验确定了提钒尾渣为主要原料制备陶粒时的辅料种类和配比。结合Riley相图中指出的烧制陶粒合理原料的成分范围和原辅料易烧系数的计算结果,遴选确定赤泥作为辅料进行陶粒的制备实验研究。根据不同质量比提钒尾渣-赤泥组合制备烧胀陶粒的探索性实验结果,确定提钒尾渣与赤泥的较佳质量比为70:30。(2)根据选择的物料配比,开展了陶粒制备工艺研究,确定了较适宜的工艺参数。以提钒尾渣:赤泥质量比为70:30的混合料为原料时,制备陶粒的较佳工艺参数为:无需预热,直接以8℃/min的升温速率升温至1080℃,焙烧30 min,然后随炉冷却至室温。在此工艺条件下制备得到的陶粒样品的堆积密度为809.3 kg/m3,吸水率为1.9%,抗压强度为9.1 MPa,满足《轻集料及其试验方法第1部分:轻集料》(GB/T 17431.1-2010)的要求。(3)根据不同焙烧温度下陶粒样品形貌和物相的表征结果,分析了以提钒尾渣为主要原料制备陶粒的膨胀机理。在制备过程中,陶粒体积随焙烧温度升高呈现先收缩后膨胀的规律。陶粒收缩和膨胀的过程与升温过程中产生的玻璃相和碳、硫释放产生的气体密切相关。当焙烧温度高于1060℃时,玻璃相的产生量和粘度足够大,释放的SO2气体被玻璃相包裹,陶粒内部出现封闭气孔,发生膨胀,堆积密度逐渐减小并在1085℃时出现极小值。(4)研究了以提钒尾渣为主要原料制备陶粒过程中硫的释放规律,可为以提钒尾渣为主要原料制备得到满足轻集料硫含量要求的陶粒提供基础数据和理论依据。借助热重-红外联用分析了以提钒尾渣为原料制备陶粒过程中的质量、热量变化以及气体释放规律,测试了不同温度焙烧所得样品的硫含量,表征了其物相,并结合热力学计算,讨论了提钒尾渣中硫的释放机理,发现:1200℃下样品的硫含量可降低至0.44 wt%,满足轻集料硫含量要求;提钒尾渣中含有的SiO2、Fe2O3、A12O3等组分可促进硫的释放。