为了解决稀土电解槽电场分布不合理的问题,建立了6kA稀土电解槽三维模型并对模型的电极位置进行调整,对稀土电解槽不同电极位置下三维电场进行了数值模拟,研究了不同电极极间距和离底高度下电解槽内三维电场的分布。结果表明熔体电压随极间距的增加而升高,两极中间区域电场分布均匀,等势面密集,电流密度较大,在阴极底部圆周区域电流密度达到最大;金属接收区电位梯度小,电场分布稀疏,电流密度较小,有利于稀土金属在该区域的沉积。对6kA稀土电解槽电极位置参数进行了优选,为该槽型进一步的结构优化提供参考。

针对电解过程中电流效率低和阴极不断被消耗等问题,以15 kA稀土电解槽为研究对象,采用COMSOL Multiphysics多物理场耦合软件对电解槽的不同阴极直径和不同插入深度进行了数值模拟,得出了不同阴极直径和不同阴极插入深度下的三维电场图和电流密度分布曲线图,并对结果进行分析研究,分析得出了稀土电解槽的最佳阴极直径为65 mm,最佳的阴极插入深度为500mm。根据研究结论能够确定15kA稀土电解槽的最佳插入深度与阴极直径,为电解槽的的结构优化提供了参考依据。

为了研究稀土熔盐电解槽的电解效率与温度场分布的关系,以15kA大电流稀土电解槽为研究对象,利用COMSOL多物理场耦合软件,计算了不同的阴阳极圆心距的稀土电解槽的温度场分布和电场等参数.得出了电解槽温度场分布随阴阳极圆心距位置变化关系图,并分析了电解槽内温度场分布对整个电解反应过程的影响,为电解槽的结构优化和安装提供了参考依据.