使用回转窑作为主要反应器的过程很多，它们涵盖了所有行业，包括食品、专用干燥器和矿物加工。在这里，我们专注于矿物和材料加工，并提供了一些关键的工业流程，使用回转窑作为主要工作。我们从水泥和石灰工艺开始，然后描述一些使用回转窑作为主要设备的碳热还原工艺，我们研究了两种工艺，铁矿石还原（SL/RN（钢铁公司Stelco、Lurgi和Republic National的缩写）工艺和钛铁矿石还原（Becher工艺）。然后，我们研究了轻集料过程，最后以生物质炭化或低温热解/烘干的案例研究结束了本章。
从燃料需求的角度来看，回转窑是所有石灰窑中最灵活的（Oates，1998）。它们成功地使用天然气、燃油和各种类型的粉末燃料（包括煤、焦炭和锯末）进行燃烧。根据Boynton（1980），迄今为止世界上回转窑石灰生产的领导者，约88%的商业产能和约70%的自备工厂产能由窑炉提供。传统的石灰回转窑的长径比在30-40范围内，长度为75-500英尺（22.7-152.5米），直径为4-11英尺（1.2-3.3米）。石灰窑通常倾斜约3°–5°，物料在高架端装料，在下端卸料。填充程度相对较深，约为10-12%。由于其导热性较低，直径约为2英寸（5厘米）的石灰石比较小的石头具有更高的有效床层导热性。较大的进料尺寸往往会在大块中具有较大的孔隙体积，从而最大限度地提高颗粒间的热传递，这通常由解离温度下的辐射决定。较小的饲料石头往往会在旋转时堆积起来，使床层成为不良的导热体。多年来，大多数长窑由于热量回收不良或缺乏热量回收，例如冷却器和预热器（图10.4），运行时的燃料效率很低，热消耗高达1200-1500万Btu/t（3336-4170 kcal/kg）。由于有了巧妙的热回收系统，如冷却器、预热器和提升机，今天，石灰回转窑的热效率在600-800万英热单位/吨（1668-2224千卡/千克）范围内，使用燃料的速度约为早期长窑的一半。
一些石灰回转窑在还原条件下运行，将燃烧空气减少到亚化学计量水平，以便挥发石灰石中可能存在的任何硫，以满足钢铁和化工用户施加的严格硫规范。对于除死烧白云石以外的大多数操作，燃烧器尖端速度可以在25 m/s的低速度和60 m/s左右的高速度之间。这些速度明显低于水泥窑的速度，水泥窑的速度在80–100 m/s左右。动量比和相关的Craya–Curtet参数通常低于2，这意味着燃烧器射流再循环将有涡流，燃料/空气混合适度，火焰强度低于死烧白云石窑或水泥窑。石灰制备过程中窑段的简单热量和质量平衡如图10.5所示。