本实用新型提供了一种铝电解碳渣热处理系统，包括有碳渣供给单元、富氧热处理炉和冷却料盒，所述富氧热处理炉包括用于在富氧环境中加热除铁后的铝电解碳渣颗粒的回转炉、位于所述回转炉左端的加料口、安装在所述回转炉右端的燃烧器、设置于所述回转炉左端或右端的出料口，其中，所述碳渣供给单元的出料口与所述加料口连通，用于向所述富氧热处理炉提供除铁后的铝电解碳渣颗粒，该除铁后的铝电解碳渣颗粒的粒度小于等于150 mm；所述冷却料盒与所述出料口连通，用于收集从所述回转炉排出的液态铝电解质。上述铝电解碳渣热处理系统能够降低能耗和处理成本，尾气污染小，生产效率高等特点，有利于工业规模化应用。