钒页岩是我国一种特有的优势钒资源，从钒页岩中提取钒是钒资源利用的一条重要途径。但受钒赋存状态的多样性和品位普遍偏低等因素限制，现有的页岩提钒工艺存在着提钒工艺复杂、生产成本高等问题，严重制约着页岩提钒行业的发展。钒页岩选矿预富集是提高钒品位、降低生产成本的有效方法，因此，对钒页岩选矿预富集进行研究具有十分重要的意义。　　本论文以湖北某地云母型钒页岩为研究对象，研究了普通螺旋溜槽分选特征、进行了钒页岩分选过程动力学分析，建立了颗粒径向平衡位置模型，并预测了钒页岩超极限螺旋溜槽分选结果，设计出了适用于钒页岩的超极限螺旋溜槽，主要研究成果下:　　(1)化学成分分析、岩矿鉴定、矿物组成分析和钒赋存状态研究表明，钒页岩原矿中有近5％呈混杂分布的碳质物;原矿V2O5含量为0.78％，大约88.1％的钒赋存在白云母和伊利石中，其余部分主要分布在碳质物中，属于高碳低品级云母型钒页岩;白云母（含伊利石）片晶平均粒径仅为5.4μm，碳质物颗粒粒度基本＜10μm，而脉石矿物的平均粒度则相对较粗。白云母颗粒多以集合体形式呈细脉状沿石英和长石颗粒边缘处分布，脉宽一般在2～10μm不等。　　(2)螺旋溜槽分选过程研究可知，尾矿-30μm粒级V2O5品位为0.66％，原矿-30μm粒级中V2O5在精矿中的分配率仅为56.84％，表明螺旋溜槽对钒页岩有一定的分选效果，但对于微细粒级的分选效果较差，需要研究开发更适合钒页岩矿石性质的螺旋溜槽。　　(3)槽底分选区颗粒动力学分析结果表明，分选粒度相同的颗粒时，颗粒在槽面的径向分布受密度大小的支配，密度越大的颗粒，其径向分布函数rj的值越小，越靠近槽的内缘;随着螺旋溜槽纵向倾角α的减小，drj/dσ值逐步下降。由于drj/dσ＜0，因此，|drj/dσ|随着α的减小而增大，表明减小纵向倾角α可以提高颗粒径向分布函数对密度的敏感度，即提高低密度差颗粒的分选效率，螺旋溜槽纵向倾角α具有一个极限值αo，即limα→α0 v=0，入选物料的密度σ越低，α0的取值可以越小。　　(4)基于分选微细物料螺旋溜槽的槽面流体流型趋于层流的特点，研究提出了径向平衡位置模型，钒页岩超极限螺旋溜槽分选模拟结果表明，在矿物解离状态完全理想化的前提下，可以实现目的矿物白云母、伊利石和碳质物与脉石矿物石英、方解石、赤铁矿、黄铁矿和磷灰石的分离。然而，现实中的理想解离状态并不存在，在钒页岩选矿中，选择性地将易磨的白云母（含伊利石）磨碎，提高白云母与脉石矿物之间的粒度差异，对分选有重要的意义。　　(5)针对钒页岩矿石密度小、入选粒度细的特点，钒页岩用超极限螺旋溜槽的设计直径为400 mm，距径比为0.36，低于普通螺旋溜槽距径比的设计下限0.4。溜槽断面曲线公式为Y=kX1/3，k=11～13，螺旋上部取大值，下部取小值。新设计的超极限螺旋溜槽分选过程中V2O5品位分布范围较宽，介于0.26％～1.19％之间，优于普通螺旋0.55％～0.91％的分布宽度，表现出了较好的分选现象。超极限螺旋溜槽分选时对原矿中各粒级的V2O5均表现出较好地回收效果，粒级越细回收率越高，如-30μm粒级V2O5的回收率高达94.58％。　　(6)钒页岩原矿经超极限螺旋溜槽重选工艺处理，即一次粗选，粗选中矿再磨再选，再选中矿合并至精矿中的开路流程，可以获得的选矿指标为:精矿产率76.38％、V2O5品位0.96％、回收率91.65％，抛尾率23.62％。在重选流程基础上，对再选中矿继续采用浮选白云母流程，组成超极限螺旋溜槽重-浮联合工艺，可获得的技术指标为:精矿产率70.41％，V2O5品位1.01％、回收率89.40％，抛尾率29.59％。钒页岩预处理推荐工艺为超极限螺旋溜槽阶段磨矿阶段选别工艺，该工艺具有流程结构简单、抛尾效率较高的优点，符合钒页岩选矿预处理“简单、高效、低成本”的原则要求，可降低后续提钒作业生产负荷约20％。　　(7)工艺矿物流程图研究表明，超极限螺旋溜槽重选工艺在抛尾率为23.62％时可实现石英的去除率33.4％、赤铁矿的去除率51.4％、磷灰石的去除率47.6％;精矿中白云母（含伊利石）的回收率为91.9％、碳质物的回收率为90.8％。