铁矿石烧结作为钢铁生产炉料准备的重要工序,其烧结产生的烟气经电除尘器收集后形成烧结机头电除尘灰（以下简称烧结灰）,烧结灰中有害元素钾、铅含量高,因此,不宜直接返回于烧结配料,急需开发新的回收处理工艺。本文在研究烧结灰的化学组成、物相以及水中分散性等的基础上,开发了烧结灰水洗脱钾、磁选选铁及氯化提铅的综合利用新工艺。通过对烧结灰的物化特性研究发现,次级电场烧结灰中钾、铅含量高（>6%）,烧结灰中Fe主要是以Fe₃O₄、Fe₂O₃的形态存在,且磁性铁含量高,而K、Pb主要以KCl、PbOHCl形态存在;添加少量无机酸及表面活性剂可显著提高烧结灰在水中分散性,加入与烧结灰质量比为2%硫酸及2‰十二烷基苯磺酸钠（LAS）,可使烧结灰在水中得到良好分散。开展了烧结灰水洗脱钾的实验研究,确定了烧结灰水洗脱钾的最佳条件为:搅拌时间=30 min,固液比=1:4,温度=30℃,搅拌速度=100 r/min,此时,烧结灰中钾脱除率达97.57%。洗脱滤液经CO₂气体除杂、活性炭吸附脱色、硫酸铵复分解反应、蒸发结晶可制得农用硫酸钾,其质量符合GB20406-2006之规定中农用合格品要求。对烧结灰中的铁,采用“弱磁→强磁”联合梯度湿式磁选工艺（弱磁强度2000奥斯特,强磁强度16000奥斯特）进行了回收。磁选所得混合铁精矿品位为55.23%,铁回收率达71.34%,尾矿中铅含量达11.52%（铅富集比为1.93）。其中,高分散性烧结灰悬浮液制备以及磁选机的磁强参数选择是保障磁选工艺获得高品位和高回收率精铁矿的关键技术。采用氯化浸提法对尾矿中的铅进行了回收实验研究,结果表明,影响铅浸出率的因素大小顺序为:NaCl浓度>盐酸用量>反应温度>反应时间>固液比;最佳浸出条件为:NaCl浓度=260 g/L,尾矿/NaCl溶液=1:2,盐酸用量/尾矿=20 mL/100 g,温度=85℃,时间=30 min,在此条件下,铅浸出率达97.65%。铅浸出液经氧化除铁、降温与稀释、Na₂CO₃沉淀转化、高温焙烧可制得纯度>99.3%的PbO产品。对烧结灰中铁、钾的综合利用进行了工业中试,结果表明:烧结灰中铁、钾回收工艺、工艺参数及中试主要设备设计和选型均是可行的;所生产的铁精矿、农用硫酸钾和混合结晶等产品的质量、技术及经济指标达到了项目研究的预期目标。