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物料通过给料器进入筒体进行磨矿，筒体内装有各种直径的磨矿介质（钢球或钢段）。当筒体绕水平轴线以一定的转速回转时，装在筒内的介质和原料在离心力和摩擦力的作用下，随着筒体达到一定高度，当它们自身的重力大于离心力时，便脱离筒体内壁抛射下落或滚下，由于冲击力而击碎矿石。同时在磨矿机运转过程中，磨矿介质相互间的滑动运动对原料也产生研磨作用。磨碎后的物料通过中空轴排出。由于不断给入物料，其压力促使筒内物料由给料端向排料端移动。湿磨时，物料被水流带走；干磨时，物料被抽出筒外的气流带走。
溢流型球磨机工作原理如下：
