Ме́льница — машина для измельчения твердых материалов; от дробилок отличаются более тонким помолом материала (до частиц размерами мельче 5 мм). В зависимости от формы и вида рабочего органа и скорости его движения мельницы делятся на тихоходные (барабанные), среднеходные (роликовые, валковые, кольцевые) и быстроходные (молотковые, пальцевые, вибрационные и аэродинамические).
В барабанных мельницах барабан цилиндрической или цилиндроконической формы, заполненный наполовину объема мелющими телами, вращается вокруг своей геометрической горизонтальной оси. Исходный материал загружается в одном конце барабана, а продукт измельчения разгружается в другом обычно через полые цапфы в торцевых крышках барабана. При вращении барабана свободно движущиеся мелющие тела измельчают материал ударом, истиранием и раздавливанием. Мелющие тела — чугунные и стальные шары, чугунные или стальные цилиндрики («цильпебс»), стальные круглые стержни длиной, равной длине барабана, кремневая или рудная галька, крупные куски измельчаемой руды. В соответствии с этим различают шаровые, стержневые, галечные, рудногалечные и мельницы самоизмельчения. Барабанные мельницы изготовляются для сухого или мокрого измельчения. Для получения продукта заданной крупности барабанные мельницы обычно сопрягаются с классификаторами (или гидроциклонами, воздушными сепараторами), разделяющими материал, выходящий из мельниц на мелкий (готовый) и крупный, возвращаемый в ту же мельницу на доизмельчение. Принцип действия шаровой мельницы известен свыше 150 лет. Барабанные мельницы применяются с 1880-х, широко распространены с 1910-х. Мельницы самоизмельчения больших диаметров разрабатывались в 1930-х, но в промышленности применяются с 1950-х. Барабанные мельницы применяются при обогащении полезных ископаемых, в производстве цемента, для приготовления каменноугольного пылевидного топлива, в химической и металлургической промышленности.
Среднеходные мельницы применяются для сухого измельчения мягких и средней твердости материалов (углей, цементного сырья, фосфоритов, графита, серы, талька, минеральных красок). Используются среднеходные мельницы: роликовые, валковые, кольцевые, фрикционно-шаровые, бегуны. Основные патенты на среднеходные мельницы разных типов относятся к 1860—90-м. Роликовая мельница изобретена Шранцем в Германии в 1870. Роликовая среднеходная мельница состоит из герметичного корпуса и вращающегося в нем горизонтального мелющего кольца, к которому прижаты пружинами два ролика. Исходный материал подается на мелющее кольцо и при его вращении раздавливается роликами. Мельница работает в замкнутом цикле с воздушным классификатором, расположенным непосредственно над ней; циркуляция воздуха создается вентилятором.
В производстве керамики и огнеупоров для измельчения полевого шпата, доломита и др. применяют бегуны. В них материал раздавливается и истирается между цилиндрической поверхностью катков и плоским днищем чаши. Бегуны (чилийские мельницы) ведут начало от «арастры», применявшейся на древних разработках золота в Мексике (по мощенному камнем дну круглой чаши конным приводом волочились тяжелые валуны). Основные патенты на современные бегуны выданы в 1850-х годах.
Для приготовления пылевидного топлива из мягких углей, сланца, торфа применяются молотковые (шахтные) мельницы. В кожухе вращается ротор с закрепленными на нем шарнирно или наглухо молотками — билами. Исходный материал подается на ротор и измельчается ударами бил. В мельницы подается горячий воздух и одновременно с измельчением происходит сушка топлива. Измельченный и подсушенный материал выносится в шахту, из которой мелкие готовые частицы потоком воздуха подаются в топку, а крупные падают на ротор и доизмельчаются. Шахтные мельницы применяются с 1925, хотя патент на ударную крестовую мельницу с закрепленными билами выдан в Великобритании Х. Кариеру в 1875.
Для измельчения мягких материалов (уголь, сухая глина) применяются ударные пальцевые мельницы — дезинтеграторы. Для измельчения материалов средней твердости от 2 до 0, 06 мм и мельче при малой производительности применяют вибрационные мельницы. Барабан мельниц, заполненный шарами на 80% объема, установлен на пружинах. Под действием механического вибратора (вращающийся неуравновешенный груз — дебаланс) барабан совершает частые (до 3000 в минуту) круговые колебания малого радиуса (3—5 мм). Материал, загружаемый в барабан, измельчается шарами при их частых соударениях в колеблющейся массе. Первые вибрационные мельницы появились в 1930-х.
Для очень тонкого измельчения до размера зерен 0, 001—0, 05 мм применяются струйные мельницы. Измельчаемый материал подается во встречно расположенные на одной оси эжекторы, к которым подводится сжатый воздух под давлением, перегретый пар или горячие газы — продукты сгорания. Через разгонные трубки материал с огромной скоростью (до 500 м/с) поступает в помольную камеру. Частицы материала, летящие одна навстречу другой, соударяются и разрушаются; измельченный материал отсасывается из камеры в классификатор, откуда крупный продукт вновь поступает в эжекторы. Идея использования струи сжатого газа для сообщения скорости куску при дроблении запатентована в 1880, но разработка струйных мельниц начата в 1925.
Мельницами называют также предприятия мукомольной промышленности, на которых осуществляется переработка зерна на муку. Мукомольная техника прошла путь развития от примитивных орудий первобытного человека до механизированных мельниц. Древнейшими орудиями размола зерна были зернотерка и ступка, затем жернов, приводившиеся в движение вручную. В древних государствах начали использовать водяные колеса. В средние века стали строить ветряные мельницы, размалывающим устройством которых продолжали оставаться жернова. С усовершенствованием их конструкции улучшалась и переработка зерна. Развитию и совершенствованию мукомольных мельниц значительно способствовало изобретение паровой машины. В начале 19 века появились мельницы с паровым двигателем.
На промышленных мельницах прием зерна с автомобильного, железнодорожного и водного транспорта осуществляется механическими и пневматическими установками. Зерно размещается в элеваторе с учетом его типа и качественных показателей (влажности, стекловидности); зерно, зараженное хлебными вредителями, хранится отдельно. Подготовка зерна к помолу производится в зерноочистительном отделении. Она включает: очистку зерновой массы от примесей с помощью сепараторов, триеров и магнитных аппаратов; очистку поверхности зерна сухим способом на обоечных машинах, либо мокрым — в моечных машинах; кондиционирование зерна, т. е. обработку его водой и теплом, и смешивание отдельно подготовленных к помолу типов зерна в помольную партию.
В размольном отделении зерно при сортовых помолах проходит три основных операции: первичное дробление («драной процесс»); обогащение полученных крупок; тонкое измельчение в муку обогащенных крупок. Зерно измельчают на вальцовых станках, с которыми сопряженно работают просеивающие машины — рассевы, сортирующие продукты измельчения зерна по крупности и, в известной степени, по качеству. Из крупок после их обогащения и измельчения на группе вальцовых станков получается более мелкий продукт — дунет, который затем размалывается в муку. Такой метод размола обеспечивает возможность выделения из зерна максимального количества свободного от оболочек эндосперма в виде муки. Полученная мука в выбойном отделении машиной засыпается в мешки и автоматически взвешивается. В производственном процессе участвует до 30 типов различных машин, причем зерно на предприятии средней мощности проходит путь до 5 км с момента приема в элеватор до выпуска в виде муки из выбойного отделения.