本发明涉及污水处理剩余污泥处理技术领域，具体涉及一种污泥焚烧灰分分离重金属及回收磷和铁的方法。污泥焚烧灰分分离重金属及回收磷和铁的方法，包括：（a）将污泥焚烧灰分与酸液混合搅拌浸出磷、铝、重金属，过滤后得到第一滤液和酸浸滤渣；（b）采用重金属沉淀剂选择性沉淀第一滤液中的部分重金属元素，再经过滤得到含有三价铁的第二滤液；（c）采用有机萃取剂对第二滤液进行萃取分离，得到第三滤液和含铁萃取液，含铁萃取液采用稀盐酸溶液反萃取；（d）用碱液调节第三滤液的pH值，加入钙源，过滤后获得磷产品。本发明提供一种创新去除污泥灰分中重金属并回收磷酸盐作为肥料和铁絮凝剂产品的方法。该发明具有良好工业化应用前景。