稀土是一种在现代工业中具有极其重要战略意义的稀有元素,作为一种重要的不可再生资源,因为其优异的物理学特性,在众多高精尖领域有着广泛应用。制备大量混合稀土镨钕金属普遍采用熔盐电解法,其工作原理是指在电解槽阴、阳两极之间通直流电,由于电热效应槽内的稀土氧化物被高温熔融成液态电解质,其内部发生氧化还原反应,即在阴极处金属离子得到电子被还原成稀土单质。熔盐电解法的关键设备是稀土电解槽,但是国内电解冶炼设备普遍落后于国外,稀土资源开发存在极大的浪费。稀土电解槽结构参数是否合适,对于稀土资源能否高效开发起到至关重要的作用,目前电解槽厂商大多通过制造结构参数不同的电解槽进行测试,比较其电解效率,这种方式开发周期长,成本高。因此有必要依据可靠的理论对镨钕电解槽电解过程相关物理场进行仿真分析,模拟不同结构参数对槽内物理场的影响,为实际优化电解槽结构参数提供有效的理论支持。稀土电解槽在冶炼稀土金属时内部存在复杂的多物理场,如电场、磁场、温度场、流场等等,在这些物理场中,电场是电解槽内的基础场,而由电热效应产生的温度场则是决定电解反应能否正常发生的关键。因此通过建模进行稀土电解槽电热场耦合数值模拟十分有必要。本文以6KA镨钕电解槽为研究对象,运用多物理场有限元分析软件COMSOL,对不同阴极直径和阴极插入电解液的不同深度下的6KA镨钕电解槽电解过程进行电热场耦合数值模拟,通过计算机建模的方式,建立镨钕电解槽的三维模型,设置不同的阴极直径以及阴极插入电解液的不同深度,进行多组模拟仿真试验,分析不同的阴极直径和阴极插入电解液的不同深度对槽内电热场的影响,从中找到合理的电解槽结构参数。并且利用稀土电解槽槽内温度调节可以通过调整阴极棒插入电解液的深度距离来实现的结论,构建了稀土电解槽试验测试装置,验证仿真得到结果的合理性。经过多组仿真实验,分析得出当阴极直径为80mm,阴极插入深度为380mm时,电解槽的最高温度在1370K左右,此温度能够为6KA镨钕电解槽产生足够电解反应发生的焦耳热,达到良好的电解效率。多组实验结果显示仿真温度与实际测量温度的相对误差在1%以内,证明了仿真模拟的结果较为可靠,可以利用COMSOL数值模拟为电解槽参数优化提供一定的参考。