碳酸钙回转窑运转过程虽然简单，但是由于其有高温生产环节，整个生产过程还是比较危险的，尤其是进行煤粉燃烧工序的时候，因此，操作人员务必小心谨慎操作。
碳酸钙大部分被分解后的生料在回转窑内煅烧生成熟料。窑头一把火由鼓风机提供的一次空气与煤粉先进行混合并自窑头通过三通道(或红星道)喷煤管一起喷入窑内，形成喷射流股，煤粉颗粒悬浮在流股之中，一方面燃烧，一方面随气流运动，通过冷却机被熟料预热后的二次空气，在窑尾排风机的抽引下，由窑头进入窑内，扩散包围在射流周围，在流股边缘涡流带动下，逐步进入燃烧的流股之中，参与燃烧，形成一定形状的火焰。
煤粉颗粒在回转窑内的燃烧过程与一般燃烧过程相似，需要计算物料在回转窑内的停留时间。入窑后首先被干燥，排除水分，随着温度的升高，挥发分开始逸出，并在颗粒周围形成一层气薄膜，这一过程成为干燥、预热阶段，当温度继续升高，达到挥发分的燃点后，挥发分开始燃烧并形成可见的火焰，在挥发分没有燃烧完以前，焦炭颗粒被挥发分和燃烧产物的其他膜所包围，无法与氧气接触，因而无法燃烧，只能进行焦化，待挥发分燃尽后，空气中的氧气才能扩散到焦炭颗粒表面，进行煤粉燃烧的主要反应——炭粒的燃烧。
首先是炭粒表面生产CO，并以气相的形式围绕在颗粒周围，在遇到空气中的氧气是燃烧生成二氧化碳。形成一薄层反应区，放出热量生成的二氧化碳气体又向颗粒表面扩散，离开表面的成为燃烧产物，被排走：而由颗粒内部向着表面扩散的二氧化碳又通过反应还原成一氧化碳，因此，实际上在炭粒表面的氧气是很少的，特别是处在流股中心部位的颗粒，很难与氧气接触，影响其燃烧速度。因此，若要加快燃烧速度，应当设法增加炭粒表面氧的浓度。因为在较高温度下，燃烧速度主要决定于扩散速度的大小。
影响气体向内部扩散的主要因素有两点：一是颗粒表面气体的压力与流速，表面气压大、流速快，则容易向内扩散；二是焦炭颗粒的透气性，挥发分燃烧后的焦炭颗粒是多孔的，这些孔的存在引起了炭粒表面的增加，特别是穿透性的气孔，更能使氧气进入颗粒的内部。