山東嶧化集團金鄉尿素廠尿素車間五樓氨冷凝器的下液管至緩沖槽之間的法蘭短管（Φ108*4，短管長度為110毫米）曾于2002年7月31日、8月22日兩次出現漏點，發生泄漏，均組織人員進行了“注膠堵漏”處理。9月13日，發現該漏點又發生泄漏，經反復研究，于 9月15日7點多鐘開始實施堵漏，由于現場液氨泄漏較重，搶修人員均帶濾毒罐式防毒面具，穿皮衩褲、橡膠靴、雨衣。9時許，發生液氨泄漏。作業現場五人徐新立、李志奎、張建國、李忠良、張福全被緊急送往金鄉縣第一人民醫院。徐新立、李志奎、張建國當日經搶救無效死亡。9月18日，李忠良搶救無效死亡。10月12日，張福全搶救無效死亡。現場5人全部死亡。
山東嶧山化工集團有限公司于1999年1月租賃經營原金鄉化工股份有限公司，租賃后稱：山東嶧山化工集團金鄉尿素廠。由于該企業為租賃其他企業的設備，租賃后不能及時更新陳舊設備，造成該企業尿素車間氨冷凝器下液管嚴重腐蝕，管壁減薄形成漏點，在進行“注膠堵漏”時，管道斷裂，液氨泄漏，是造成這次重大事故發生的直接原因。
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