Топковата мелница е хоризонтален цилиндър, частично пълен със стоманени топки (или понякога с други форми), който се върти около оста си, придавайки на топките движение на въртене и каскада. Материалът, подаван през мелницата, се смачква от удар и се смила чрез триене между топките.
Мелничката обикновено е изработена от стомана с високо съдържание на хром. По-малките сортове понякога са цилиндрични ("pebs"), а не сферични. Съществува скорост на въртене ("критичната скорост"), при която съдържанието на мелницата просто ще се движи над покрива на мелницата поради центробежно действие.
Критичната скорост (rpm) се дава от:nC = 42.29/√d, къдетоdе вътрешният диаметър в метри. Топковите мелници обикновено работят при около 75 процента от критичната скорост, така че мелница с диаметър 5 метра ще се върти с около 14 оборота в минута.
Мелницата обикновено е разделена на поне две камери (въпреки че това зависи от входящия размер на захранващия материал - мелниците, включващи ролкова преса, са предимно еднокамерни), което позволява използването на различни размери мелница. На входа се използват големи топки за раздробяване на клинкерни възли (които могат да бъдат с диаметър над 25 mm). Диаметърът на топката тук е в диапазона 60–80 mm. В двукамерна мелница средата във втората камера обикновено е в диапазона 15–40 mm, въпреки че понякога се срещат медии до 5 mm. Като общо правило, размерът на средата трябва да съответства на размера на материала, който се смила: голямата среда не може да произведе ултра фините частици, необходими в готовия цимент, но малката среда не може да разруши големите частици клинкер. Някога са били използвани мелници с най-много четири камери, позволяващи тясно разделяне на размерите на медиите, но сега това става рядко. Алтернативи на многокамерните мелници са:
двойки мелници, работещи в тандем, заредени с различни по размер среди.
използване на алтернативна технология (вижте ролкови преси по-долу) за раздробяване на клинкера преди фино смилане в топкова мелница.
През мелницата преминава въздушен поток. Това помага на мелницата да се охлади и измива изпарената влага, която иначе би причинила хидратация и би нарушила потока на материала. Прашният отработен въздух се почиства, обикновено сръкавни филтри.
