本发明公开了一种金属废渣的分离纯化装置，包括：热处理系统，用于热处理所述金属废渣使其产生金属单质蒸气；曝气氧化系统，用于将所述热处理系统产生的金属单质蒸气氧化成金属氧化物；所述热处理系统与所述曝气氧化系统通过连接管道相连。本发明还提供一种利用上述的金属废渣的分离纯化装置用于氧化钴渣的分离纯化方法。本发明的分离纯化装置以及分离纯化方法利用热处理系统和曝气氧化系统的相互配合作用，可以实现金属废渣中的金属以氧化物的形式收集，无需采用冷凝收集，可减小沾壁现象，可减小冷凝内壁的清理工作，有利于锌、铅、镉的高效回收分离工作，减少回收工艺步骤。