一种烧结机头灰中多元素脱除工艺，该工艺包括以下步骤：1)对烧结机头灰进行水洗，固液分离后得到洗灰水和滤饼；2)调节步骤1)所得洗灰水至碱性，加入碳酸盐和硫酸盐调整洗灰水中K+、Ca2+、SO42‑的比例，加入除重药剂进行除重处理，固液分离后得到除杂废水和废渣；3)先加热步骤2)所得除杂废水至钾石膏饱和析出，进行固液分离得到钾石膏晶体和一次残液；继续加热一次残液至钠盐析出，固液分离后得到钠盐晶体和二次残液；最后对二次残液进行降温处理并析出钾盐。本工艺采用水洗的方法将烧结机头灰中的钾、钙、钠以及硫酸根离子转移至洗灰水中，并通过调整钾、钙、硫酸根离子的比例，依次析出钾石膏、钠盐以及钾盐，完成多种元素的脱除。