12时许，车间负责卸料的两名员工也相继离开现场去吃饭，但卸料仍在继续进行。此时整个合成车间只有两名当班操作工人在岗。约12时20分，合成车间二层的环氧乙烷计量槽突然发生泄漏，随即发生爆炸、燃烧，二楼房顶坍塌，两名操作工人当场死亡。约12时30分，正在充料的2号环氧乙烷罐发生了爆炸、燃烧。13时20分，正在卸料的环氧乙烷汽车槽车也发生了爆炸。当第一次爆炸发生后，两名槽车司机闻讯立即赶往现场，试图将槽车开走，在距槽车约6米时，发生了第二次爆炸，两人在逃离中被烧伤。

这次火灾爆炸事故的第一次爆炸发生在合成车间二层的环氧乙烷计量槽，该计量槽是违规设计、自行制作的，焊接质量低劣，又无安全保护装置，已经违规使用了近五年，在此期间从未进行任何法定检测。据调查，在爆炸发生前，正在使用的环氧乙烷计量槽下封头与筒体连接焊缝处突然发生泄漏。此时计量槽内约有环氧乙烷390升。泄漏部位附近环氧乙烷的浓度迅速达到爆炸极限范围，由于物料从焊缝处高速喷出，产生静电火花，引起爆炸、燃烧。

第二次爆炸发生在正在充料的2号环氧乙烷罐，此时贮罐内已经装入环氧乙烷约9吨，因该罐距第一次爆炸的计量槽仅4.5米，受到高温辐射和明火烘烤，罐内物料大量气化，贮罐压力急剧上升，造成罐体爆裂，最长的纵向裂口长达8米，环氧乙烷大量喷出，迅速气化，遇明火即发生了更猛烈的爆炸燃烧。

第三次爆炸发生在35吨环氧乙烷汽车槽车。由于槽车距2号环氧乙烷罐仅6米左右，第二次爆炸燃烧发生后，槽车周围燃起了大火，槽车罐体受热，物料大量气化，压力急剧上升，导致罐体爆裂，并爆炸燃烧。

事故发生后，省政府责成有关部门组成调查组，对爆炸事故进行了调查，并对有关责任人作出了如下处理：对渭南市饲料添加剂厂厂长、法定代表人马新华依法追究刑事责任；给予渭南市饲料添加剂厂副厂长李西贤党内严重警告处分；给予该厂总工程师孔贤民党内严重警告处分；给予该厂合成车间主任陈建开除厂籍、留厂察看处分；给予该厂合成车间主任助理杨忠平开除厂籍、留厂察看处分；给予渭南市临渭区计划统计局原局长王吉清行政记过处分；给予渭南市临渭区招商区管委会规划建设部副部长韩景民撤销行政职务处分；给予渭南市临渭区招商区管委会主任虎晓宏党内警告处分；给予渭南市临渭区招商区管委会规划建设部部长武大伟党内警告处分。