Ipari technológiák, című tananyag

Ipari technológiák, című tananyag Interdiszciplináris és komplex megközelítésű digitális tananyag a természettudományi képzési terület mesterszakjaihoz Javasolt szak neve: Környezettudományi MSc; Javasolt szakirány: Környezetfizika szakirány A fejezetek címei 1. Nyersanyagok bányászata, környezeti hatásaik. 2. Energiahordozók hagyományos bányászata, környezeti hatásaik. 3. Energiahordozók nem hagyományos bányászata (palaolaj, homokolaj, palagáz) 4. Kőolaj feldolgozó technológiák, frakcionálás, krakkolás, környezeti hatásaik 5. Fémek előállításának fizikai, kémiai alapjai 6. Alapvető kohászati technológiák és környezeti hatásaik. 7. Alapvető fémmegmunkáló technikák 8. Műanyag előállítási technológiák. 9. Elektromos energia előállító technológiák és környezeti hatásaik. 10. Az épített környezet anyagainak gyártása 11. Az elektronikai alapanyagok előállítása, félvezető eszközök gyártástechnológiái. 12. Modern anyag megmunkálási módszerek: a mikro- és nanotechnológia. 13. Nukleáris hasadóanyag előállító és radioaktív hulladékkezelési technológiák. 14. Élelmiszeripari technológiák. 1. Nyersanyagok bányászata, környezeti hatásaik. (15. old. 20 ábra) 1.1. Az ásványi nyersanyagok bányászatának a föld felszínéhez való viszonya 1.1.1. Külszíni fejtés 1.1.2. Mélyművelés 1.1.3. Fúrólyukakkal történő kitermelés 1.1.4. Külszíni fejtés gépei 1.1.5. Szállító járművek külszíni fejtéseken 1.2. Vasérc bányászat 1.3. Bauxitbányászat 1.4. További ércek bányászata 1.4.1. Külszíni ércbányák. Rézérc bányászata 1.4.2. Mély tengeri bányászat 1.5. Gyémánt bányászat 1.6. Mészkő, homok, kavics, építő és díszítőkő bányászat. 1.7. Uránérc bányászat 1.7.1. Az urán szerepe és az előfordulása a Földön 1.7.2. Uránérc bányászat Magyarországon (1956-1997) 1.7.3. Hazai uránbányászat értékelése 1.8. Kérdések 2. Energiahordozók hagyományos bányászata, környezeti hatásaik. (26.o. 42. rajz) 2.1. Szénbányászat 2.2. Kőolaj kitermelés 2.2.1. A kőolaj eredete. 2.2.2. A kitermelés különböző kőzettani rétegekből és annak különböző fázisai 2.2.3. Kőolaj bányászata szárazföldön 2.2.4. Szállítás 2.2.5. Kőolajbányászat mélytengeri területeken 1

2.2.6. Kőolaj kitermelés Magyarországon 2.3. Földgáz kitermelés 2.4. Termálvíz, ásványvíz kitermelés 2.5. Geotermikus energia hasznosítása. (mélyfúrás, hidraulikus kőzetrepesztés) 2.6. Kérdések 3. Energiahordozók nem hagyományos bányászata (olajpala, olajhomok, palagáz) (15.o. 24. rajz) 3.1. Olajpala és olajhomok bányászata, palaolaj és homokolaj előállítása 3.1.1. Olajpala, olajhomok fogalma, lelőhelyei. 3.1.2. Palaolaj, homokolaj kinyerése a felszín felett kitermelt olajpala, olajhomok esetében 3.1.3. Kőolaj kinyerése a felszín alatt található olajpala, olajhomok esetében 3.2. Palagáz és homokgáz bányászata 3.2.1. Palagáz előfordulás a Földön, USA-ban, Európában. 3.2.2. Palagáz és homokgáz bányászatával kapcsolatos kérdések 3.2.3. A palagáz kinyerésének módszere, technológiája 3.3. Mesterséges kőolaj előállítás 3.3.1 A Fischer Tropsch-eljárás 3.3.2 A katalitikus krakkolás (bontás, hidrogénezés) 3.4. Kérdések 4. Kőolaj feldolgozó technológiák, frakcionálás, krakkolás, környezeti hatásaik (11. o. 13. rajz) 4.1. Kőolaj finomítás és termékei 4.1.1. A kőolaj desztillációja 4.1.2. Kőolajfinomítás a világban 4.1.3. Kőolajfinomítás Magyarországon: MOL Zrt. 4.2. Katalitikus krakkolás és főbb termékek 4.2.1. Fluidágyas katalitikus krakkolás 4.2.2. Az etilén gáz felhasználási területei 4.3. Kérdések 5. Fémek előállításának fizikai, kémiai alapjai (12. o. 13. rajz) 5.1. A fémek feldolgozásának fizikai alapjai, fémtan, tüzeléstan 5.1.1. Fémtan 5.1.2. Tüzeléstan 5.2. A fémek feldolgozásának energiaigénye és környezeti hatásuk. 5.2.1. A feldolgozó technológiák energiaigénye 5.2.2. A feldolgozó technológiák környezeti hatása 5.3. A fémek feldolgozásának kémiai alapjai 5.4. Kérdések 6. Alapvető kohászati technológiák és környezeti hatásaik. (17.o. 17. rajz) 6.1. Vaskohászat: Nyersvasgyártás, acélgyártás. Vasötvözetek előállítása. 6.1.1. Nyersvasgyártás (Öntöttvasak hőkezelése. Ötvözött öntöttvasak) 6.1.2. Acélgyártás (Acélok mechanikai tulajdonságai, HSLA, Dual, Trip, Twip acélok, Saválló acélok.) 6.1.3. Vas ötvözetek előállítása (Fe-C és Fe-Me kétalkotós rendszerek; Fe-C-Me háromalkotós rendszerek.) 6.2. Könnyűfém-kohászat: alumínium, magnézium, titán. Alumíniumötvözetek előállítása. 6.2.1. Alumíniumgyártás 6.2.1.1. Timföldgyártás 2

6.2.1.2. Fémalumínium előállítás 6.2.1.3. Alumínium ötvözetek 6.2.2. Magnéziumgyártás 6.2.2.1. A magnézium érc előkészítése 6.2.2.2. Magnézium előállítása elektrolízissel 6.2.2.3. Magnézium előállítása szilikotermikus módszerrel 6.2.3. Titánkohászat 6.2.3.1. Titán-dioxid előállítása 6.2.3.2. Titán-tetraklorid előállítása 6.2.3.3. Fém titán előállítása 6.3. Színesfémkohászat: arany- és ezüstkohászat. 6.4. Kérdések 7. Alapvető fémmegmunkáló technikák (16.o. 22. rajz) 7.1. Öntés, képlékenyalakítás, préselés, mélyhúzás. 7.1.1. Öntés 7.1.2. Olvasztó berendezések 7.1.3. Képlékenyalakítás, 7.1.4. Préselés 7.1.5. Mélyhúzás. 7.2. Kovácsolás, forgácsolás. 7.2.1. Kovácsolás, 7.2.2. Forgácsolás. 7.3. Kérdések 8. Műanyag előállítási technológiák. (17.o. 32. rajz) 8.1. A műanyag fogalma, története 8.2. A műanyagok csoportosítása 8.2.1. Eredet szerinti besorolás 8.2.1.1. Természetes alapú műanyagok, 8.2.1.2. Mesterséges úton előállított műanyagok. 8.2.2. Hővel szembeni viselkedés szerinti besorolás 8.2.2.1. Hőre keményedő műanyagok. 8.2.2.2. Hőre lágyuló műanyagok 8.2.3. Szerkezet szerinti besorolás 8.2.3.1. Fonalas szerkezet 8.2.3.2. Térhálós szerkezet 8.3. Műanyag termékek előállításának technológiái 8.3.1. Alapanyag készítés 8.3.2. Sajtolás 8.3.3. Fröccssajtolás (folyatás) 8.3.4. Fröccsöntés 8.3.5. Extrudálás 8.3.6. Kalanderezés 8.3.7. Vákuumformázás 8.3.8. Túlnyomásos (vagy préslég-) formázás. 8.4. A leggyakoribb műanyagok és felhasználásuk, jelölésük 8.4.1. A kereskedelemben, háztartásban előforduló műanyagok általános leírása 8.4.2. A háztartásban gyakran előforduló műanyagok 8.4.3. Adalékanyagok élettani hatásáról. 8.5. A műanyagok hulladékok szelektív gyűjtése, újrafeldolgozása, hasznosítása 8.6. Kérdések 3

9. előadás: Elektromos energia előállító technológiák és környezeti hatásaik. (28.o. 50. rajz) 9.1. Elektromos energia nagyteljesítményű előállításának alapvető fizikai ismeretei 9.2. Széntüzelésű hőerőművek. Zéró emissziójú erőművek 9.3. Gázturbinás kogenerációs erőművek. Kombinált ciklusú gázturbinás erőművek 9.4. Atomerőművek. 9.5. Vízerőművek 9.6. Szélerőművek 9.7. Naperőművek 9.8. Napelemes erőművek 9.9. ORC erőművek 9.10. Stirling motoros erőmű 9.11. Elemek, Akkumulátorok 9.12. Energia cella (üzemanyagcella) 9.13. Kérdések 10. Az épített környezet anyagainak gyártása (17.o. 26. rajz) 10.1. Építőanyagok osztályozása 10.1.1. Természetben fellelhető anyagok 10.1.2. Mesterséges építőanyagok 10.2. Az építőanyagok fő tulajdonságai 10.3. Kötőanyagok. Mész, gipsz. 10.3.1. Mészkő bányászata, szállítása 10.3.2. Mészkő feldolgozása: cementgyárak 10.3.3. Az égetett mész előállítása 10.3.3.1 A kalcium-oxid (CaO) 10.3.3.2. A kalcium-hidroxid (oltott mész) 10.3.3.3. Építési gipsz 10.4. Cementek előállítása és tulajdonságai, klinkerásványok, felhasználás 10.4.1. A cement története, elterjedésének oka 10.4.2. A cementgyártás 10.4.3. Klinker ásványok részletesebb jellemzése 10.4.4. Hidratációs alakváltozások 10.4.5. Cementekhez adható kiegészítő anyagok 10.4.6. Cement mész csomagolása 10.4.7. Cement, beton szállítása vasúton, közúton 10.5. Vas, acél. 10.5.1. A nyersvas, acél fizikai, kémiai tulajdonságai, gyártásuk 10.5.2. Híres acél szerkezetű épületek: 10.6. Beton, vasbeton 10.6.1. A beton és története 10.6.2. A vasbeton 10.6.3. Vasbeton szerkezetű épületek 10.7. Kérdések 11. Az elektronikai alapanyagok előállítása, félvezető eszközök gyártástechnológiái. (23.o. 26. rajz) 11.1. Félvezetők. Félvezetők csoportosítása, típusai 11.2. Félvezető elektronika történelme 11.2.1. Elemi számolásokat végző eszközök a félvezetőket megelőző időkben 11.2.2. Félvezető elektronikai elemek, összetett áramkörök és eszközök részletes ismertetése 4

11.2.3. Szilárdtest elektronika, infokommunikációs eszközök és technológiák történelme 11.2.4. Az infokommunikációs eszközök és technológiák részletesebb bemutatása 11.2.5. Perifériák az alapvető eszközök és technológiák szolgálatában 11.2.6. Internetes keresők, közösségi portálok 11.3. A félvezető ipar fejlődése napjainkig 11.3.1. Moore törvénye 11.3.2. Nanotechnológia a chipek gyártása terén: 45 nanométer 11.3.3. Nanotechnológia a chipek gyártása terén: 22 nanométer 11.3.4. Új anyagok: chipgyártás "vaskorszaka" 11.4. Kérdések 12. Modern anyag megmunkálási módszerek: a mikro- és nanotechnológia. 12.1. Áttekintés a nanotechnológia eredményeiről különböző ipari területeken (13.o. 21. rajz) 12.1.1.A nanotechnológia történeti kialakulásának meghatározó eseményei 12.1.2. Nanotechnológia a nagyméretű tárgyak felületeinek kialakításában 12.2. Nanotechnológia a chipgyártás területén 12.2.1. A lézeres fotolitográfia eszközei, optikai módszerei 12.2.2. A chippek elkészítésének technológiai lépései 12.2.3. Nanolitográfiai technikák 12.3. Mikro-megmunkálás lézerekkel 12.3.1. A lézeres megmunkálás (vágás, gravírozás) alapjai 12.3.2. Felületi megmunkálásnál alkalmazható lézerek 12.3.3. Lézeres megmunkálás eredményei 12.4. Mikro-megmunkálás protonnyalábbal 12.5. Pásztázó alagútáram-mikroszkóp 12.6. Kérdések 13. Nukleáris hasadóanyag előállító és radioaktív hulladékkezelési technológiák. (21.o. 20. rajz) 13.1. A nukleáris energetika komplex rendszere 13.2. Hasadóanyag tartalmú ércek feldolgozása 13.2.1. Kémiai eljárás a bányászatot követően. 13.2.2. ISR uránbányászati technológia 13.3. Izotópdúsítás, atomerőműi fűtőelem előállítása 13.3.1. Gázdiffúziós eljárás 13.3.2. Gáz-ultracentrifugálásos módszer 13.3.3. Lézeres izotópdúsítás 13.3.4. Fűtőelemgyártás 13.4. Atomerőműi technológiák. 13.4.1. Második generációs atomerőművek, üzemidő hosszabbítás 13.4.2. Harmadik generációs atomerőművek 13.4.3. Negyedik generációs atomerőművek 13.5. Kiégett fűtőanyagok kezelése. Radioaktív hulladékok és tárolásuk 13.5.1. Atomerőműi hulladékok 13.5.2. A Radioaktív Hulladék Feldolgozó és Tároló 13.5.3. Az atomerőműi kis- és közepes aktivitású radioaktív hulladékok kezelése 13.6. Kiégett fűtőanyagok felhasználása, atomerőművek bezárása, mentesítése 13.6.1. A dúsítási maradék és a kiégett üzemanyag felhalmozódása 13.6.2. Kiégett üzemanyag reprocesszálása 13.6.3. Transzmutáció 13.7. Kérdések 5

14. előadás: Élelmiszeripari technológiák. (30.o. 24. rajz) 14.1. Malomipar. Gabonafélék élelmiszer irányú feldolgozása 14.1.1. Malomipar létrejötte. Hengerszék. Fehér liszt. Teljes kiőrlésű liszt 14.1.2. A gabonaipar alapanyagai 14.1.3. A gabonafeldolgozó-ipar termékei: 14.2. Sütő- és tésztaipar. 14.2.1. Száraztészták 14.2.2. Sütőipari termékek 14.3. Cukoripar. Cukorrépa feldolgozása. 14.3.1. A cukor felhasználás története. 14.3.2. A cukorgyártás alapanyagai, fizikai, kémiai alapjai 14.3.3. A cukor előállítása répából 14.3.4. A cukoripar késztermékei, melléktermékei 14.4. Édesipar. Édességek. 14.4.1. Finomcukrok előállítása 14.4.2. Csokoládé előállítása 14.5. Növényolajipar. Repceolaj, napraforgóolaj, egyéb olajok. 14.5.1. Étolajok. 14.5.2. Margarinok: 14.6. Húsipar. Vágóhidak, hús feldolgozása, tartósítása. 14.6.1. Vágóhidak 14.6.2. Nagyüzemileg alkalmazott tartósítási eljárások vágott hús esetében 14.6.3. Húskészítmények 14.6.4. Húskonzervek 14.7. Tejipar. Tejfeldolgozás, tejtermékek 14.7.1. A tej 14.7.2. Tejkészítmények, tejtermékek, melléktermékeik 14.8. Konzervipar. Zöldségfélék és gyümölcsök konzerválása. 14.8.1. A zöldségfélék és tartósításuk termékei. Zöldségkonzervek. 14.8.2. A gyümölcsök és tartósításuk termékei. Gyümölcskonzervek 14.8.3. Üdítőitalok 14.9. Hűtőipar. Hűtött, fagyasztott áruk. 14.10. Szeszes italok, borok, sörök előállítása. 14.10.1. Szeszipar 14.10.2. Boripar 14.10.3. Söripar 14.11. Fűszerek és koffeintartalmú élvezeti szerek. 14.11.1. Fűszerek. 14.11.2. Kávé, tea. 14.11.3. Cigaretta 14.12. Kérdések Pécs, 2012. december 30. Dr. Német Béla PTE, Fizikai Intézet, Környezetfizika és Lézerspektroszkópia Tanszék Tel: 72-501-559; Belső: 24489; Mob: +36-30-385-2910 E-mail: drnemetbela@gmail.com; bnemet@fizika.ttk.pte.hu 6