石油焦的煅烧是一个极其复杂的物理、化学过程,而炭素回转窑是煅烧石油焦的核心设备。对炭素回转窑结构及窑内物料运动规律的研究,有助于石油焦煅烧工艺改进和技术改造；有助于提高我国炭素行业的生产水平和竞争能力。本文对炭素回转窑工艺参数、结构参数进行了阐述,对回转窑结构进行了优化,确定了下料管高度和安装位置、窑尾挡料圈的高度范围、窑内增设翻料装置的合理尺寸和合理位置、同时对二、三次送风管进行了技术改造。对炭素回转窑内物料运动过程进行了分析,介绍了物料运动的几种形式,得出适宜于炭素回转窑正常生产工况时窑内物料运动状态——滚落发生的两个条件；从质量守恒和动量守恒定律出发,应用无量纲分析原理,建立了回转窑内物料滚落运动的数学模型,导出了物料活动层的最大厚度公式；利用统计学方法对物料轴向运动进行了分析,导出物料轴向运动速度和平均体积流量的计算公式,并用实验数据验证公式的精度。进行了回转窑模型的冷态实验,运用Origin软件将实验数据绘制了曲线图和直方图,并对实验数据进行分析；借助于Excel软件,得到物料轴向运动速度的回归方程,在此基础上导出回转窑产量和物料停留时间的计算公式,并用实验数据验证了精度。综上研究结果为炭素回转窑工程设计提供了参考,并为石油焦煅烧工艺发展提供方向。