Кульовий млин складається з горизонтального барабана, порожнистих живильного і розвантажувального валів і розмелювальної головки. Барабан — це довга циліндрична конструкція, що містить мелющі речовини. Виготовлені зі сталевої пластини та закріплені на барабані сталевим вкладишем, мелющі зазвичай є сталевими кульками, розташованими в різних діаметрах і пропорціях. Також можна використовувати сталеві сегменти. Матеріали підбираються за розміром частинок. Матеріали подаються в барабан через порожнистий вал на кінці подачі млина. Під час обертання барабана мелющі за рахунок інерції, відцентрової сили та тертя чіпляються за вкладиш барабана та переносяться. Коли їх підіймають на певну висоту, вони скидаються вниз під дією сили тяжіння, діючи як снаряди та подрібнюючи матеріал усередині.
Матеріал подається з живильного пристрою через порожнистий живильний вал, спірально та рівномірно в першу камеру млина. Ця камера має ступінчасті або гофровані вкладиші та заповнена сталевими кульками різного розміру. Відцентрова сила, що створюється обертанням барабана, переносить кульки на певну висоту, де вони падають, ударяючись і подрібнюючи матеріал. Після грубого подрібнення в першій камері матеріал проходить через одношарову -перегородку в другу камеру, яка вистелена плоскими футерівками та заповнена сталевими кульками для подальшого подрібнення. Порошкоподібний матеріал вивантажується через розвантажувальну решітку, завершуючи процес подрібнення.
Коли циліндр обертається, мелющі ковзають, подрібнюючи матеріал. Щоб ефективно використовувати цей ефект подрібнення, для подрібнення більших матеріалів, як правило, розміром 20-меш, циліндр млина розділений на дві секції перегородкою, утворюючи дво-камерний млин. Потрапляючи в першу камеру, матеріал подрібнюється сталевими кульками. При вході в другу камеру сталеві сегменти подрібнюють матеріал. Кваліфікований мелений матеріал вивантажується через порожнистий вал на розвантажувальному кінці. Для подрібнення більш дрібних матеріалів, таких як пісок, шлак і груба зола-винесення, циліндр млина можна сконструювати без перегородок, утворюючи однокамерний млин, а сталеві сегменти також можна використовувати в якості мелющого середовища.
Сировина подається в порожнистий циліндр через горловину порожнистого валу для подрібнення. Циліндр заповнений мелючими тілами різного діаметру (сталевими кульками, сталевими стрижнями або гравієм). Коли циліндр обертається з постійною швидкістю навколо своєї горизонтальної осі, середовище та сировина, що містяться всередині, під впливом відцентрової сили та тертя звільняються від внутрішньої стінки циліндра та падають або скочуються вниз, коли циліндр досягає певної висоти. Удар дробить руду. Одночасно ковзаючий рух мелючого середовища під час обертання млина також подрібнює сировину. Подрібнений матеріал вивантажується через горловину порожнистого валу.
