采用碳热还原方法，选择性地同时回收转炉污泥中的Fe和多种有价金属，作为制备锂离子电池正极材料——多元掺杂磷酸铁锂的原料，详细探讨了制备过程中的相关因素、控制方法对产物的结构和电化学性能的影响。区别于目前的其他研究工作，本方法的突出特点是：制备多元掺杂LiFePO₄所需要的铁源和多种掺杂源均来自工业固体废弃物——转炉污泥。此法利用转炉污泥的资源特性来实现其高附加值利用，并为锂离子电池正极材料的制备提供了廉价的原材料，对资源循环和环境保护具有重要意义。实验采用碳热还原法和分级球磨磁选来回收转炉污泥中的有价元素，得出最佳实验条件为转炉污泥和焦炭粉充分混合于1350℃下保温2h。在此工艺参数下，目标相中铁的回收率和掺杂元素总和分别为92%和1.788%，且此时产物易磨，节省能量。得到的富铁矿经粉磨、球磨、磁选获得微合金化铁粉，其成分以Fe为主，其他过渡金属元素Mn、V、Cr、Ti适量且分布均匀。将微合金化铁粉于井式中温炉中700℃下保温5h后制得铁基复合氧化物，以之作为制备多元掺杂LiFePO₄的前驱体。采用固相烧结法于700℃8h合成多元掺杂LiFePO₄，发现用1350℃2h和1350℃3h碳热还原得到的前驱体制备的多元掺杂LiFePO₄的微观形貌呈现球状或类球状颗粒，XRD结果也显示产物结晶完整，未见杂质峰。经测试，用这两个LiFePO₄试样制备的电池，在0.1C首次放电容量分别为154mAh/g和149mAh/g，且30次循环的容量保持率分别为90.2%和91.0%，显示其具有良好的循环性能。本研究的工作特点在于，采用碳热还原方法可将转炉污泥中的Fe和多种过渡金属从非磁性组分中分离出来，用于材料化高附加值利用，而剩余非磁性部分则可用于建材领域，为转炉污泥的高附加值、全组分利用提供一个全新的思路，其一般性的原理，为其他固体废弃物的高附加值利用提供了有意义的借鉴。