将块状物料经过机械粉碎成为粉末，这是自古以来一直广泛沿用的一种方法。目前，大宗超微粉仍主要依靠机械粉碎，常用的超细粉碎设备有：自磨机、气流磨、高速机械冲击磨、振动磨、搅拌磨(包括各种砂磨机、塔式磨等)、胶体磨(包括均化器等)、球磨机、雷蒙磨等。
机械粉碎法，一般用于生产大于1μm的粉体。少数设备，如喷射气流磨等可用于生产小于1μm的物料，能将物料粉碎到亚微米级，即0.1 0.5μm。其结构为空气压缩机产生的压缩空气从喷嘴喷出，粉体在喷射气流中互相碰撞而粉碎。其主要特点是能制得其他粉碎机所不能制得的超细粉;粉碎物料粒度分布均匀;粉碎物可在瞬间取得;由于粉料是靠物料之间的碰撞来完成的，几乎不会发生主体的磨损和异物的混入;没有驱动部分，维护和清扫容易，可以在N2、CO2及惰性气氛中粉碎。导向式气流磨的结构工作原理如图1所示。
原料从进料斗投入，经文丘里喷嘴加速到超声速度，导入粉碎机内部;在粉碎机内部研磨喷嘴喷出的流体所形成的粉碎带内，物料颗粒相互碰撞、摩擦粉碎而成微粉。其中失去离心力，被导入粉碎机中心者即为超微粉;粗粉没有失去离心力，在粉碎带中循环继续粉碎。
德国研制的气流磨，将小于0.088mm的粉料悬浮自碰撞成超微粉，因此可制取不大于44μm的各品级产品，平均粒径能到1、2、3、4μm。这种气流磨生产效率高，不污染环境，而且产品纯度高，颗粒细，不团聚，是较理想的超细粉碎设备。日本研制出高效加压球磨机;我国武汉研制出一种高效新型环缝磨机，研磨刚玉微粉的平均粒径在5μm以下，能耗也比较低。机械粉碎法的技术发展趋势是在现有的基础上改进工艺技术，研制高效低耗的超细粉碎设备和精细分级设备以及配套的辅助工艺设备，并扩展机械粉碎的粒度极限，同时提高处理能力，形成规模效益。
图1 导向式气流磨结构工作原理图
在超细粉碎工艺中，还要设置精细分级设备，以便及时地分出合格细粉级物料，提高粉碎作业效率，并控制产品的粒度分布。目前，常用的分级设备有两类：一类是干法分级，一般为离心式或涡轮式风力分级机;另一类是湿法分级设备，一般使用卧式螺旋离心分级机、小直径和小锥角水力旋流器，以及水力旋分机等。湿法分级的第一道工序是湿磨，磨好的料浆送到第二道工序——酸洗，对料浆加热酸洗并不停地搅拌，以利于将铁质充分除掉。酸洗后的料浆要用清水间歇冲洗，每冲洗一次必须有一次沉降过程，物料沉淀下来，将废酸液抽放掉，再进行下次清洗，直至料浆呈中性为止。
一般采用水力分级，常用的有沉降法、溢流法、旋流法和离心法。沉降法是利用颗粒大小不同则在水中沉降速度不同的机理进行分级的;溢流法的机理和沉降法类同，不同的是其水流速度大于颗粒沉降速度，从而将微粉带出来;旋流法是料浆在旋流器中高速旋转产生离心力，粒径不同，离心力也不同，从而大小颗粒可以得到分离;离心法是料浆在离心机内高速旋转，也是大小不同的颗粒所产生的离心力不同而得到分离。还可以用音频振动分离，将微粉的混合粒群置于斜面上，使斜面产生音频振动，不同粒径对斜面基体的摩擦力不同，会产生不同“爬行”以获得颗粒分级。
分级之后，将获得的各种不同粒度的产品脱水，然后还要进行干燥。
超细粉碎中粉体粒度微细，其比表面积及表面能均很大。而粒度越细，物料的机械强度越高。因此，超细粉碎作业能耗较高，粉体在反复机械力作用下还容易团聚。为了提高粉碎效率，除强化分级外，有时还要添加助磨剂及添加剂。
