工业上稀土主要通过稀土电解槽电解稀土化合物所得,传统的电解槽大都偏向小型化,存在电解效率低、分布散乱、产量小等问题,因此不适用于企业进行大规模生产。目前急需设计出一款适合企业进行大规模生产的电解槽,来提高电解槽的效率和产量。本文以某企业15KA板式阴极稀土电解槽为原型,深入研究电解槽的电解原理,通过仿真软件对电解槽的电场及热场分布进行模拟分析,对电解槽结构进行优化设计,提高电解槽的电解效率,具体内容如下:（1）根据现有万安级稀土电解槽的结构,结合部分已知参数,并在电解槽外部及底部增加辅热装置,设计出一种新型的辅热式大电流稀土电解槽,确定该型电解槽槽型、阴极和阳极的结构尺寸,建立电解槽各部位的模型。（2）建立电解槽三维电场及热场的数学模型,计算电解质的各项物性参数,用有限元分析法,对辅热装置下的稀土电解槽进行三维电场和热场模拟。通过电场和热场的分布验证了辅热装置有利于电解槽进行电解反应,提高电解效率的猜想。模拟外部辅热装置在不同温度和位置下电解槽的电场分布,槽内大体可以分为阴极区、阳极区、金属接收区和电解反应区四部分,并研究辅热装置的位置和温度对三维电场的影响,得出外部辅热装置的最优位置和温度。（3）运用仿真软件的电热耦合模块,模拟电解槽热场的分布,得出电解槽的高温区域位于槽内中部,温度由内向外慢慢降低;对不同辅热位置下电解槽的热场进行模拟,分析槽内热场分布,结果表明下部辅热时热场分布情况更适于电解反应,与电场分析一致,且能保证坩埚收集器台肩处电解质不会凝固;对不同辅热温度下电解槽的热场进行分析,并结合电场,确定辅热的最佳温度;对底部辅热装置下的电解槽进行热场模拟,确定电解槽在增加了底部辅热装置后可以减少出炉时坩埚底部稀土的凝固量,延长电解槽的使用寿命;分析电解电压对电解槽热场的影响,并确定最佳的电解电压;最后对电解槽在电解过程中不同时间段热场进行模拟,分析热场的变化。（4）确定辅热装置的加热方式,并对相应位置的辅热装置进行设计,为增强辅热效果,设计合适的电解槽保温层,并选择材料进行安装制作。