Mlin s kuglicama je vodoravni cilindar djelomično ispunjen čeličnim kuglicama (ili povremeno drugim oblicima) koji se okreće oko svoje osi, dajući kuglicama prevrtanje i kaskadno djelovanje. Materijal koji prolazi kroz mlin drobi se udarom i melje trenjem između kuglica.
Sredstva za mljevenje obično su izrađena od čelika s visokim udjelom kroma. Manji stupnjevi su povremeno cilindrični ("pebs"), a ne sferični. Postoji brzina rotacije ("kritična brzina") pri kojoj bi sadržaj mlina jednostavno preletio preko krova mlina zbog centrifugalnog djelovanja.
Kritična brzina (rpm) dana je sa:nC = 42.29/√d, gdjedje unutarnji promjer u metrima. Mlinovi s kuglicama obično rade na oko 75 posto kritične brzine, tako da će se mlin promjera 5 metara okretati na oko 14 okretaja u minuti.
Mlin je obično podijeljen u najmanje dvije komore (iako to ovisi o ulaznoj veličini sirovine - mlinovi koji uključuju prešu s valjcima uglavnom su jednokomorni), što omogućuje upotrebu različitih veličina medija za mljevenje. Na ulazu se koriste velike kugle za drobljenje kvržica klinkera (koje mogu biti i preko 25 mm u promjeru). Promjer kuglice ovdje je u rasponu od 60-80 mm. U mlinu s dvije komore, mediji u drugoj komori su obično u rasponu od 15-40 mm, iako se ponekad susreću mediji do 5 mm. Kao opće pravilo, veličina medija mora odgovarati veličini materijala koji se melje: veliki mediji ne mogu proizvesti ultra-fine čestice potrebne u gotovom cementu, ali mali mediji ne mogu razbiti velike čestice klinkera. Nekad su se koristili mlinovi s čak četiri komore, koji su dopuštali tijesnu segregaciju veličina medija, ali to sada postaje rijetkost. Alternative mlinovima s više komora su:
parovi mlinova, rade u tandemu, napunjeni medijima različitih veličina.
korištenje alternativne tehnologije (vidi dolje preše s valjcima) za usitnjavanje klinkera prije finog mljevenja u kugličnom mlinu.
Struja zraka prolazi kroz mlin. To pomaže u održavanju mlina hladnim i uklanja isparenu vlagu koja bi inače uzrokovala hidrataciju i poremetila protok materijala. Prašnjavi ispušni zrak se čisti, obično savrećasti filteri.
