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本发明涉及一种实现金属分离回收的重油处理方法,该方法包括:1)将含Mo、Ni和V的重油进行萃取分离,得到萃取油和金属残渣;2)将所述金属残渣进行干燥、粉碎后,在含氧气体存在下在焙烧装置中进行焙烧处理,得到MoO3、NiO和V2O5的金属灰分;3)对所得金属灰分中进入氨?铵盐溶液浸取,得到含Mo浸取液,以及含V和Ni滤渣;4)对含Mo浸取液进行提取处理,得到MoO3产品;5)对含V和Ni固渣进行提取处理,得到V2O5产品和含Ni浸取液;6)对含Ni浸取液进行进行提取处理,得到NiO产物。本发明方法分离效果好,步骤简化,废渣处理量少,成本低。