近年来金属钒已成为本世纪最重要的战略储备资源之一，石煤提钒是我国获得钒产品的重要途径。焙烧是石煤提钒的一个重要环节，焙烧过程中所使用的主要设备是回转窑。首先，对回转窑燃烧过程涉及到的数学模型进行分析，包括多相流模型、湍流模型、燃烧模型、辐射换热模型，选择一套适合于描述回转窑燃烧过程的数学模型。多相流选用颗粒输运模型，湍流选用标准k-ε模型，燃烧选用涡动能耗散模型，辐射选用P1模型。其次，通过对回转窑内的焙烧过程进行热平衡计算，得出两组煤气、空气入口速度。对窑内的燃烧过程进行数值模拟，对比分析两组工况下的模拟结果，得到最适的煤气速度为4.04m/s、空气速度为3.88m/s。对直筒型回转窑进行模拟研究，得到窑内烟气温度场、流场、组分场、颗粒的运动轨迹、NO_x生成情况。结果显示，窑内温度分布呈现出燃烧区、焙烧带、预热带的规律。在距窑头1.6m、3m处温度分别为1075K、662K，与现场用热电偶在这两点测得的温度1103K、712K接近。回转窑内流场及NO_x分布趋势正确。数值模拟所得到的颗粒运动轨迹与前人的实验情况具有一致性，表明了采用CFD数值模拟可行。最后，通过改变回转窑筒体结构来研究窑内烟气温度场、NO_x生成情况、烟气流场、颗粒运动轨迹。结果表明：扩口型筒体结构回转窑的焙烧带温度分布均匀，且焙烧带长度合适；在燃烧区域烟气流速最大，且NO_x生成量较少；颗粒在回转窑内的颗粒迹线最长，更利于石煤的焙烧。