本发明公开了一种采用Ｏ２／ＣＯ２燃烧技术富集ＣＯ２的水泥熟料生产工艺，属于水泥熟料生产工艺领域。本发明在水泥熟料生产工艺中，将从空气中分离出的Ｏ２与高浓度ＣＯ２循环烟气混合后，通入分解炉和回转窑，实现Ｏ２／ＣＯ２燃烧，分解炉和回转窑内煤粉燃烧和生料分解后的窑尾烟气富含ＣＯ２，窑尾烟气中的ＣＯ２的浓度达９５％以上，对其进行烟气处理后浓度达９９％以上，可封存和资源化利用，从而达到水泥生产过程中ＣＯ２的富集和回收，同时实现了水泥生产工艺中ＣＯ２减排。