Eu tive sucesso resolvendo um problema semelhante no passado fazendo o seguinte. Primeiro desligue o segundo monitor e execute:
sudo aticonfig --initial
Isto irá reinicializar seu xorg.conf. Agora reinicie sua máquina. Após a reinicialização, conecte o segundo monitor novamente, execute
gksu amdcccle
e configure os monitores como você gosta. Observe que, se você executar o Catalyst Control Center no painel, ele não terá permissões de root e não poderá salvar sua configuração no xorg.conf.