偏钒酸铵的熔炼过程需要严格把控温度与气氛条件，通常需要将物料置于电炉或燃气炉中缓慢升温至分解温度区间（约200-350℃）。在升温过程中，物料会经历两个关键阶段：210℃左右开始失去结晶水，300℃以上发生热分解反应释放氨气，最终转化为五氧化二钒。需要特别注意的是，该过程会产生刺激性气体，必须配备完善的通风系统，工业级生产往往采用密闭式回转窑实现连续化作业。
实际操作时需要重点关注炉温均匀性，特别是当物料达到200℃以上时，温度梯度会导致局部过热或反应不完全。建议采用梯度升温法，先以5℃/min速率升至200℃保温30分钟，再以3℃/min升至300℃完成分解。熔炼设备宜选用耐腐蚀材质（如310S不锈钢），因反应生成的氨气会与水分形成腐蚀性铵盐。对于实验室规模，可在管式炉中通入惰性气体保护（氮气流量0.5-1L/min）来改善反应环境。
产物质量控制与熔炼参数密切相关，当炉温超过350℃时可能引发五氧化二钒烧结结块。经验表明，保持最终温度在320±10℃、持续时间45-60分钟可获得疏松多孔的产物，其比表面积可达15-25m²/g，有利于后续钒冶金加工。若需制备高纯度产品，可预先将原料在120℃干燥4小时以降低挥发性杂质含量，此步骤能使最终产物纯度提升至99.5%以上。
